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Civil 3D公路设计施工流程

作者: 艾三维软件 来源: 艾三维软件 发布日期: 2019.07.17

总图专业涉及的道路设计 主要有两种类型,一种是厂外道路,类似于公路设计,特点是一般只有一条主线,纵坡大,道路交叉较少;另一种是厂内道路,以冶炼厂或民用项目为代表,特点是纵横交错,纵坡小,平面交叉多。本项目属于前者,仅以此为基础进行描述,按习惯称之为公路设计。今天主要和大家谈谈道路公路设计软件CIVIL 3D,如何利用CIVIL 3D软件来设计公路?

一、公路设计流程

公路设计的主流程为平面设计→纵断面设计→横断面设计,其相互关系如下:

Civil 3D公路设计施工流程

从上图可以看出,平、纵、横之间是一个相互依赖,相互制约的关系,公路设计的特点之一是调整优化的工作量比较大。

二、传统公路设计软件特点

国内的公路设计软件已经发展的比较成熟,尤其在公路设计系统已经很普及,符合现有公路设计的模式,完全按照行业规定生成图纸,可控性强,运行速度快。一般外挂于AutoCAD平台,有自己专用的数据文件格式,根据项目数据文件,在CAD中生成图纸,表格可直接输出至WORD、EXCEL。上一阶段的操作无法直接反映至下一阶段,如调整平面,纵断面地面线不会自动根据调整后的平面进行调整,调整纵断面,横断面不会自动进行更新,均需要按照软件流程进行手工操作更新,此过程比较繁琐。

三、CIVIL 3D公路设计特点

CIVIL 3D公路设计与传统公路设计软件最大的区别在于其动态关联性,平面、纵断面地面线、横断面、道路模型均相互关联,修改其中任何一部分,与之相关联的部分均会自动更新,调整十分方便、直观。

生成道路模型之后,可以方便查询与道路相关的各种数据。

但CIVIL 3D软件对计算机硬件要求较高,运行速度相对较慢;本地化尚不完善,还不能完全按照国内的行业标准直接出图;可由用户自定义或控制的内容相对较少。

四、工程实例

本项目的公路线路贯穿于选厂,连接已有上部公路与下部公路,回头弯三处,纵坡较大。原始地面坡度较大,可供展线的区域有限。

线路等级采用厂外道路四级,山岭重丘。路基宽度4.5m,路面宽度3.5m。挖方坡率1:0.75,填方坡率1:1.5,挖方边坡坡脚设0.4×0.4m矩形边沟。填方无法放坡或场地有需要时采用路肩挡土墙。

Civil 3D公路设计施工流程

1、平面设计

通过对场地的分析,结合各种控制条件,确定该线路需要设三处回头弯,回头弯半径均采用15m,在三处回头弯的大概位置画三个半径为15m的圆做参考。

采用“路面布局工具”,圆曲面半径设为15m,使用“切线-切线(带有曲线)”,大概布置出线路的走向,注意在回头弯处要参照已经画好的圆布线,留有一定余地,否则曲线会丢失,利用“子图元编辑器”修改非回头弯处的转弯半径。

Civil 3D公路设计施工流程

提示:如果对线路进行LandXML导出/导入操作,前后线元对自由曲线的约束关系会丢失,即切线会丢失,对导入后的修改带来不便,所以对未定线的路线,不宜进行此操作。

2、纵断面设计

使用“从曲面创建纵断面”,得到线路的纵断面原地面线,使用“从布局创建纵断面”,按照坡长、坡度、控制高程等条件,创建纵断面设计线。

按照系统默认设置,对于弯道转多的低等级道路,会出现较多的数字重叠现象,影响阅读,也不满足出图要求。调整纵断面数据标注栏样式,将重合的数据分别设置于标注栏的上下侧,即可解决此问题。

Civil 3D公路设计施工流程

3、线路平面、纵断面调整

在创建纵断面设计线的时候,发现许多地方挖填高度很大,需要对线路平面进行调整,以使纵断面原地面线尽量贴近纵断面设计线,以减少挖填工程量。

创建两个视口,分别显示线路平面及纵断面,这样在调整线路平面的同时可以看到调整后的纵断面情况,很方便地可以将线路平面调整到比较理想的位置,这是最能体现CIVIL 3D优势的环节。 

Civil 3D公路设计施工流程

4、道路装配

按照路基标准横断面创建装配,创建道路,即可得到道路模型,可以直观查看道路的挖填情况,道路边坡与原地面相交的情况。

Civil 3D公路设计施工流程

Civil 3D公路设计施工流程

因为地形坡度大,有些里程段填方边坡无法与原地面相交,需要设挡土墙,但系统目前尚未提供适合的部件,可新建一道路装配,将填方坡率设为1:0.05(1:0.25)来模拟挡土墙墙面。然后根据需要,设置两种不同类型装配适用的里程段。

提示:“基本边坡挖方沟渠”部件对于挖填的判断无容差功能,在某些地段会出现;

5、线路平面、纵断面再次调整

生成道路模型之后,可以查看各里程的横断面情况,一般会发现某些路段还需要对线路平面及纵断面进行调整,同样可利用同时开两个或三个视口的操作,自如地对平、纵进行调整。

对于回头弯,随着调整的不断进行,可将其逐渐向参照圆相切,最终使各直线段与圆精确相切。

提示:CIVIL 3D中的回头弯调整方向有一定限制,本项目采用两段相同半径的曲线首尾相连来模拟,采用捕捉操作使两曲线恰好相接,有某些情况下,纵断面地面线会在某个“YY”点(回头曲线中间点)里程以后无法生成,只需要将该处拉开一个极小值(小于0.001m)即可。

6、工程量计算

CIVIL 3D不仅能通过断面法计算挖填工程量,同时还可以用断面法来计算断面各部件,如路面、路基、边坡铺装等的工程量,这在传统公路设计软件中几乎没有,对于这部分的工程量,常规设计都是单独计算。

7、图纸及表格的生成

利用CIVIL 3D提供的施工图生成工具,可以将公路平、纵、横按需要进行布局,方便出图。CIVIL 3D还提供了逐桩坐标表、竖曲线表等功能,可以方便提到各种表格。对于矿山道路,必需要有直曲转角表和土石方量计算表,CIVIL 3D可直接生成。

提示:

如果某表格无法生成,查询一下帮助文件,看该表格的生成需要哪些条件,如线路是否在“场地”中等。

提示:

如果某表格无法生成,查询一下帮助文件,看该表格的生成需要哪些条件,如线路是否在“场地”中等。

5、CIVIL 3D软件对道路设计还存在的问题

1. 部件中挡土墙类型较少,且与国内设计习惯不符,几乎不能直接使用;

2. 某些工程设计数据写入到了程序中,普通用户无法根据需要自行修改,如路面加宽表中的加宽数据;

3. “基本边坡挖方沟渠”部件无容差处理,容易出现不合理布置;

4. 非连续部件无法处理,如间隔布置的护墩;

5. 线路平面设计的“QZ”标签默认没有设置至专用图层,使得对其显示及打印与否控制不方便。

6. “加宽超高的车道”部件中没有单车道加宽数据,且数据均为公路设计规范中数据,无厂矿道路等规范中的数据,无法方便地自定义;

7. 对低等级的复杂路线,文字重叠现象较严重,调整不方便甚至因为同类标签无法设置两种格式而使得某些情况下不可调。

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