分離式路基設(shè)計.doc

第十五章 分離式路基設(shè)計15.1概述在高速公路的設(shè)計當中，分離式路基由于它的靈活、多變，能很好地適應地形、地物，在高等級公路的設(shè)計中得到了廣泛地應用。而分離式路基的處理也是設(shè)計當中的一個較復雜環(huán)節(jié)，本章將專門講述如何應用緯地三維道路CAD進行分離式路基的設(shè)計。分離式路基一般由分幅漸變段、分離段和合幅漸變段三部分組成，如圖15-1所示。在分幅漸變段和合幅漸變段（即楔形端位置），路基中線開始分離，路基橫斷面仍按照整體式路基進行處理；在分離段，路基左右幅斷面已經(jīng)分離開來，其橫斷面設(shè)計一般按上行線和下行線分別繪制橫斷面圖，對于分離段起終點位置附近還有部分斷面的邊坡會出現(xiàn)相交，可以利用緯地系統(tǒng)的分離式路基處理方便、準確地計算出兩邊坡相交位置以及相交點至兩側(cè)路基中線的樁號和距離。圖15-115.2分離式路基的平面設(shè)計分離式路基的平面設(shè)計通常有兩種處理方式：第一種方法如圖15-2所示，A線為主線上行線，B線為下行線，B線是從A線中逐漸過渡分離、又逐漸合并到A線的一段路線，我們把A線和B線分別按照兩個項目進行平面設(shè)計就可以。圖15-2第二種方法如圖15-3所示，分離式路基的中線在路線分離的起點和終點均橫向跳開一定的距離，該距離一般為整體式路基中線至分離式路基行車道中心線的距離，路基分幅和合幅漸變段分別位于A線和D線上。此方法需要將路線分成四個項目分別進行設(shè)計，如圖中的A、B、C、D四條路線。當然我們也可以利用立交平面設(shè)計的橫向錯移功能將路線A線、C線和D線做為主線按照一個項目進行設(shè)計，將B線單獨做為另一個項目進行設(shè)計。圖15-315.3分離式路基的縱斷面設(shè)計在縱斷面設(shè)計中，對于已經(jīng)分離的左、右幅路基，可以不考慮左、右幅路基設(shè)計標高的相互關(guān)系，按照一般路基的要求進行路線縱斷面設(shè)計即可。在路線分幅和合幅漸變段落，由于還是整體式路基，可直接采用與整體式路基協(xié)調(diào)一致的縱坡。位于分離段的上行線，對應平面設(shè)計可與整體式路基段落做為一個連續(xù)的項目進行縱斷面設(shè)計，下行線單獨進行縱斷面設(shè)計。下行線起終點設(shè)計標高和縱坡必須與整體式路基銜接順適，可使用緯地系統(tǒng)的“搜索端部”或“坐標高程”工具進行自動接坡計算，快速、準確地確定下行線起終點的位置樁號、設(shè)計標高、臨界縱坡和路拱橫坡等，然后我們就可以根據(jù)這些參數(shù)按照常規(guī)的方法很方便地進行分離式路基的縱斷面設(shè)計。15.4分離式路基的橫斷面分離式路基的橫斷面有兩種形式，一種是平面設(shè)計軸線位于右（或左）幅路基行車道的左（右）邊緣，另一種是平面設(shè)計軸線位于左、右幅路基行車道的中心線位置。這里我們可以按照平面設(shè)計軸線（公路中線）、縱斷設(shè)計軸線和超高旋轉(zhuǎn)軸三者之間的關(guān)系來進行區(qū)分。對于前一種橫斷面圖，其平面設(shè)計軸線、縱斷設(shè)計軸線和超高旋轉(zhuǎn)軸均在同一位置，我們可以按照常規(guī)的設(shè)計步驟進行橫斷面設(shè)計繪圖即可完成；而對于后一種橫斷面圖，我們則需要對路幅寬度文件（*.wid）和超高設(shè)置文件（*.sup）進行修改，使其平面設(shè)計軸線位于行車道中心，而縱斷設(shè)計軸線和超高旋轉(zhuǎn)軸仍位于行車道邊緣。下面我們著重對后一種形式的橫斷面設(shè)計進行詳細的說明。如圖15-4所示為這種分離式路基右幅路基的標準橫斷面圖。在“設(shè)計向?qū)А敝?，超高旋轉(zhuǎn)軸的位置我們選擇“繞行車道中心旋轉(zhuǎn)”，即超高旋轉(zhuǎn)軸位于右幅路基行車道的左邊緣，平面設(shè)計軸線、縱斷設(shè)計軸線與超高旋轉(zhuǎn)軸此時是重合的，這是第一種形式的橫斷面圖?，F(xiàn)在我們需要將平面設(shè)計軸線置于右幅路基行車道的中心線位置，即將整個路幅斷面自路基橫斷面的中線位置左移425cm（375cm行車道50cm路緣帶），使路基行車道中心線和平面設(shè)計軸線重合，以得到我們需要的后一種形式的橫斷面圖。圖15-4由于右幅路基斷面的行車道為2的單向橫坡，左側(cè)行車道寬度為0，所以路幅寬度文件（*.wid）和超高設(shè)置文件（*.sup）數(shù)據(jù)如下所示。路幅寬度文件示例：樁號 中分帶 半側(cè)路面 附加車道 硬路肩 土路肩 （不含此行）ZZZZZZZ 40000.000 0.00 0.00 0.00 0.75 0.75 0 43699.157 0.00 0.00 0.00 0.75 0.75 0YYYYYYY 40000.000 0.00 7.50 0.00 2.50 0.75 0 43699.157 0.00 7.50 0.00 2.50 0.75 0超高設(shè)置文件示例左土路肩橫坡 左硬路肩橫坡 左行車道橫坡 樁號 右行車道寬 右硬路肩橫坡 右土路肩橫坡-3.00 2.00 2.00 40690.000 2.00 2.00 -3.00-3.00 2.00 2.00 42100.290 2.00 2.00 -3.00-3.00 2.00 2.00 42130.290 -2.00 -2.00 -3.00-3.00 2.00 2.00 43708.166 -2.00 -2.00 -3.00-3.00 2.00 2.00 43738.166 2.00 2.00 -3.00-3.00 2.00 2.00 44500.000 2.00 2.00 -3.00按照上述格式的數(shù)據(jù)，我們繪出的橫斷面圖如圖15-5所示，平面設(shè)計軸線位于行車道左側(cè)邊緣，與超高旋轉(zhuǎn)軸重合，行車道為2的單向橫坡，這是第一種樣式的橫斷面圖。圖15-5為了使平面設(shè)計軸線位于行車道的中心位置，我們需要對路幅寬度文件（*.wid）進行如下修改：樁號 中分帶 半側(cè)路面 附加車道 硬路肩 土路肩 （不含此行）ZZZZZZZ 40000.000 4.25 0.00 0.00 0.75 0.75 0 43699.157 4.25 0.00 0.00 0.75 0.75 0YYYYYYY 40000.000 -4.25 7.50 0.00 2.50 0.75 0 43699.157 -4.25 7.50 0.00 2.50 0.75 0注意下劃線位置的數(shù)據(jù)就是進圖15-6行了修改的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在路幅寬度文件的左側(cè)增加4.25m的中分帶寬度，然后在右側(cè)，為了抵消左側(cè)中分帶的寬度，同時也使右側(cè)的路幅有個向左4.25m的縮進，所以，在路幅寬度文件的左側(cè)加上-4.25m。超高文件則不需要修改，然后重新進行路基設(shè)計計算，繪出的橫斷面如圖15-6所示。這就是我們需要得到的橫斷面圖，平面設(shè)計軸線位于行車道中心，超高旋轉(zhuǎn)軸仍位于左側(cè)路緣帶的邊緣。通過上面對數(shù)據(jù)的修改以及對兩種橫斷面圖進行對照，我們不難發(fā)現(xiàn)，修改后的橫斷面就是修改前的橫斷面設(shè)計線整個左移了4.25m，剛好使路基橫斷面行車道中心線位于平面設(shè)計軸線上。這和我們外業(yè)測量以平面設(shè)計軸線為中心向左右兩側(cè)進行測設(shè)是一致的。15.5分離式路基的邊坡相交計算15.5.1 邊坡相交計算的原理在分離式路基的分離處和互通式立交的楔型端之后，均會出現(xiàn)一段路基雖然已經(jīng)分離但兩側(cè)填方邊坡會相交的情況，如圖15-7所示。手工很難準確計算并判斷邊坡相交的具體位置和兩側(cè)的對應斷面，一些軟件中也只是根據(jù)用戶指定的區(qū)間和位置或采用到兩側(cè)路基邊緣等距的近似做法。而這一區(qū)間特別是在山區(qū)高等級公路中，當填土高度較大時對土方數(shù)量的影響也較為嚴重，同時也影響路基分離處的排水設(shè)計。緯地道路CAD系統(tǒng)基于橫斷面設(shè)計繪圖后自動生成的每一斷面的三維數(shù)據(jù)，利用相鄰斷面的邊坡實體面相交（空間三維面相交確定其交線），可以準確計算并確定任意斷面與相鄰路基斷面的邊坡相交位置、樁號與距離，并自動裁剪修正邊坡設(shè)計線從而得到準確的斷面面積。圖15-7圖15-8首先，這一功能需要路基設(shè)計資料和橫斷面設(shè)計的三維資料數(shù)據(jù)，也就是用戶首先要完成兩個相鄰項目的橫斷面設(shè)計過程，然后才能使用“分離式路基處理”功能。參看圖15-7，以相鄰的A、B項目為例，軟件是從當前A項目的某一斷面的邊坡線出發(fā)，先搜索計算其與B項目中相鄰兩個斷面的邊坡線所形成的三維實體面相交的，通過空間實體相交計算，確定出相交位置后，再由該位置沿邊坡上行到B項目路基邊緣，從路基邊緣推算到對應的路基中心線，從而得到相對于B項目的樁號以及該位置兩邊坡相交處至路基中線的距離。15.5.2 分離式路基斷面的處理分離式路基斷面處理的界面如圖15-8所示。菜單：設(shè)計分離式路基處理命令：HDMSJX_INTER根據(jù)對話框提示，用戶需要指定相鄰項目的項目名稱和系統(tǒng)自動搜索計算邊坡相交的橫向?qū)挾龋ㄒ话?00m即可）。點擊“確定”后，用戶直接拾取需要搜索計算確定邊坡相交位置的橫斷面中心線，如果能夠完成搜索計算，那么系統(tǒng)將直接繪制邊坡相交線（位置），在CAD命令行中顯示出該斷面對應相鄰項目的邊坡相交斷面的樁號和距離，而且系統(tǒng)會提示用戶是否自動裁剪以繪出新的邊坡線，如圖15-9。如果用戶選擇裁剪原有設(shè)計線，系統(tǒng)將自動對相交位置的設(shè)計線進行裁剪，在完成裁剪邊坡線的同時采用虛線繪制出相鄰項目對應位置的路基設(shè)計斷面及對應樁號。分離式路基處理后形成的橫斷面如圖15-10所示。圖15-9 圖15-10如果該斷面就沒有出現(xiàn)邊坡相交的情況，執(zhí)行上述操作，系統(tǒng)會提示不能完成搜索計算。緯地5.88版本中對分離式路基處理的功能進行了加強，增加了可一次性批量完成多個分離式路基橫斷面的處理。點按如圖15-8對話框中的“批量搜索”按鈕，系統(tǒng)在命令行提示“請選擇橫斷面”，使用鼠標框選需要進行分離式路基處理的多個橫斷面（以選中橫斷面中線有效）后，系統(tǒng)彈出一個對話框詢問“是否全部斷