緯地道路輔助設計系統(tǒng)在高速公路設計中的應用

1、本文由【中文word文檔庫】 搜集整理。中文word文檔庫免費提供海量教學資料、行業(yè)資料、范文模板、應用文書、考試學習和社會經(jīng)濟等word文檔緯地道路輔助設計系統(tǒng)在高速公路設計中的應用劉東杰,傅 珂（江西省公路科研設計院，江西 南昌 330002）摘 要：公路設計是公路工程項目的一個重要環(huán)節(jié)，設計的精細程度直接影響工程今后的施工乃至運營，而公路的線形設計在整個公路設計中又是至關重要的一步。公路線形設計是一項繁重而又十分細致的工作，對于一個路線設計人員來說一款簡捷、實用的軟件系統(tǒng)是必不可少的工具。本文較詳細地介紹了應用緯地道路輔助設計系統(tǒng)軟件在鷹瑞高速公路路線設計中的一些體會和認識。關鍵詞：信息

2、工程；公路設計；公路線形；緯地道路；設計系統(tǒng)0 前 言隨著國民經(jīng)濟的快速增長，我國公路的基礎設施建設突飛猛進，同時公路的設計方法和軟件種類也越來越豐富。緯地道路輔助設計系統(tǒng)是一款由國內自主研發(fā)的軟件，它的工作界面以浮動菜單的模式嵌套在AUTOCAD中，進行圖形生成及處理，是一款專業(yè)、簡捷、實用的軟件。1 軟件主要特點1、沿用傳統(tǒng)的導線法經(jīng)典理論，可進行任意組合形式的公路平面線形設計計算和多種模式的反算，可在計算機屏幕上交互進行定線及修改設計，并在動態(tài)拖動修改交點位置、曲線半徑、切線長度、緩和曲線參數(shù)的同時，可實時監(jiān)控其交點間距、轉角、半徑、外距以及曲線間直線段長度等技術參數(shù)。2、能夠動態(tài)交互式

3、完成拉坡與豎曲線設計，可實時修改變坡點的位置、標高、豎曲線半徑、切線長、外距等參數(shù)；對大、中型橋梁構造物以及有特定標高要求處的主要縱坡，系統(tǒng)可自動提示控制情況。3、能夠按照規(guī)范要求處理各種加寬、超高方式及其過渡變化情況，進而準確完成路基設計與計算，為橫斷面設計提供相關數(shù)據(jù)。4、能夠在常規(guī)模式和高等級公路溝底縱坡設計模式下進行橫斷面設計，同時準確計算并輸出斷面填挖方面積及坡口、坡腳距離等數(shù)據(jù)，可選擇準確扣除斷面中的路槽面積。根據(jù)路基高度還可以任意定制多級填挖方邊坡和不同形式的邊溝、排水溝。5、以獨特的內存優(yōu)化模塊和最快的點排序方法為引擎，建立最優(yōu)化三角數(shù)字地面模型，其速度是國外其他同類軟件的兩倍

4、以上，并且突破了其他軟件在處理公路帶狀長大數(shù)模時存在的限制，沒有可處理點數(shù)上限。2 工作流程及結構系統(tǒng)在項目建立上采取設計向導定制的方式，對初學者來說起到了一個瀏覽概貌的作用，減少由于使用上不熟悉而產(chǎn)生的陌生感和盲目性。系統(tǒng)在項目建立前需要具備平面線形文件，然后根據(jù)項目實際情況輸入公路名稱、公路等級、路基標準斷面、路基邊坡參數(shù)、水溝設置參數(shù)及超高加寬參數(shù)等，點擊完成后將生成初步的設計參數(shù)文件。項目建成后，就可根據(jù)外業(yè)采集或者數(shù)模插值獲取的縱橫斷面數(shù)據(jù)進行后續(xù)設計了。其流程見圖1。圖1 工作流程3 工程應用3.1 圖項目基本資料濟南至廣州高速公路江西鷹潭至瑞金段新建工程(南城至南豐測段)起于江西

5、省撫州市南城縣天井沅鄉(xiāng)河壟村附近，經(jīng)過天井沅鄉(xiāng)、康坑水庫、福銀共線、新豐街鎮(zhèn)、上塘鎮(zhèn)，于西坪進入南豐縣洽灣鄉(xiāng)，與向莆鐵路在南豐縣西坪村交叉（鐵路上跨方式）后入萊溪鄉(xiāng)、經(jīng)滄浪水、琴城鎮(zhèn)、九劇水、桑田鄉(xiāng)，終點位于桑田鄉(xiāng)大昌下村，路線全長約51.612km，雙向4車道，設計車速100km/h，路基寬26m，項目目前在建中。3.2 數(shù)字化地面模型目前高速公路的外業(yè)勘測中常采用專業(yè)測繪部門的航測手段對三維地形數(shù)據(jù)進行采集，然后進行三維電子地形圖的制作，為公路野外勘測及內業(yè)設計提供重要成果。高速公路設計在工可、初設及施設外業(yè)期間一般要先進行路線多方案的綜合比選，該項目使用緯地系統(tǒng)中的數(shù)模功能在測繪部門提供

6、的三維地形圖基礎上，通過讀入dwg文件和構建三角網(wǎng)，建立項目所經(jīng)過區(qū)域范圍的數(shù)字化地面模型，并運用數(shù)模對路線縱、橫斷面進行插值，取代了繁雜的手工點圖，其插值的精度完全可以滿足方案設計的要求，使設計人員能夠節(jié)約更多的時間和精力投入到路線方案的比選中去，從而提高工作效率和方案的精細程度。3.3 平面設計路線平面線元的三個要素為直線、圓曲線、緩和曲線，緩和曲線和圓曲線的組合(即平曲線)運用在強調曲線比例的高速公路平面設計中極為重要。通過系統(tǒng)平面設計功能在南城縣天井沅鄉(xiāng)河壟村(起點)南豐縣桑田鄉(xiāng)大昌下村(終點)范圍內按照因地制宜的原則進行了交點布設，并根據(jù)項目起終點、沿線地形地勢、線元指標的連續(xù)性等，

7、結合縱、橫面的情況使用曲線交點實時拖動技術直接對平面線形進行優(yōu)化。見圖2。圖2 優(yōu)化平面線形3.4 縱斷面設計縱斷面設計其實是一個在平面和橫斷面之間承前啟后的過程，設計的粗細對路基、構造物的工程規(guī)模等都有直接影響，拉坡時通常要先整體、后局部、然后再回到整體的進行考慮，這個過程往往又是一個前后銜接、需要耐心的工作。項目通過數(shù)模插值獲得地面標高，并在準備好縱斷面設計所需的構造物凈空、河流壅水高度、路基最小高度、填挖平衡控制點等設計控制參數(shù)后，使用系統(tǒng)的動態(tài)可視化拉坡功能，根據(jù)設計窗口中的各種技術參數(shù)，通過直接手工拖動變坡點和修改曲線半徑等方法，結合平、橫面及其他相關的因素實時調整縱斷面。見圖3。圖

8、3 調整縱斷面3.5 橫斷面設計橫斷面設計俗稱“戴帽子”，是設計橫斷面的常用方法，其過程就是繪制橫斷面圖，它有三種基本形式(路堤、路塹、半填半挖)，只要地面線、路線設計標高和路基寬度、邊坡坡率等確定后，就可按照公路等級對應的標準橫斷面設計。項目采用參數(shù)化的設計方法，在設置完超高、加寬文件后，通過對CTR文件中邊坡、水溝、用地、構造物、路槽等多項參數(shù)的錄入，而后開始路基設計計算，批量生成橫斷面設計圖，并在生成圖形基礎上結合平、縱面進行斷面優(yōu)化。見圖4。 圖4 斷面優(yōu)化 3.6 空間線形的檢驗平縱線形的組合應當在視覺上能自然地誘導駕駛員的視線，并保持視覺的連續(xù)性。因此在平縱線形的設計中，技術指標應大小均衡，避免出現(xiàn)平縱面標準搭配不當，使線形在視覺上、心理上保持協(xié)調。該項目在平、縱設計基本結束后，通過系統(tǒng)的繪制路線透視圖功能直觀的對一些線形指標采用較低的路段進圖5 對組合不利路段進行優(yōu)化調整行了檢驗，并依據(jù)檢驗結果對明顯組合不利路段進行了優(yōu)化調整，目前項目主體部分已基本成型，經(jīng)現(xiàn)場踏勘線形組合效果較為理想。見圖5。4 結 語通過緯地道路輔助設計系統(tǒng)在鷹瑞高速公路（南城至南豐測段）中的應用，充分展現(xiàn)了其優(yōu)越的數(shù)字化模型功能和實用的平、縱、橫設計