分离式路基设计.doc

第十五章 分离式路基设计
15、1概述
在高速公路得设计当中,分离式路基由于它得灵活、多变,能很好地适应地形、地物,在高等级公路得设计中得到了广泛地应用。而分离式路基得处理也就是设计当中得一个较复杂环节,本章将专门讲述如何应用纬地三维道路CAD进行分离式路基得设计。
分离式路基一般由分幅渐变段、分离段与合幅渐变段三部分组成,如图15-1所示。在分幅渐变段与合幅渐变段(即楔形端位置),路基中线开始分离,路基横断面仍按照整体式路基进行处理;在分离段,路基左右幅断面已经分离开来,其横断面设计一般按上行线与下行线分别绘制横断面图,对于分离段起终点位置附近还有部分断面得边坡会出现相交,可以利用纬地系统得分离式路基处理方便、准确地计算出两边坡相交位置以及相交点至两侧路基中线得桩号与距离。

图15-1
15、2分离式路基得平面设计
分离式路基得平面设计通常有两种处理方式:
第一种方法如图15-2所示,A线为主线上行线,B线为下行线,B线就是从A线中逐渐过渡分离、又逐渐合并到A线得一段路线,我们把A线与B线分别按照两个项目进行平面设计就可以。
图15-2
第二种方法如图15-3所示,分离式路基得中线在路线分离得起点与终点均横向跳开一定得距离,该距离一般为整体式路基中线至分离式路基行车道中心线得距离,路基分幅与合幅渐变段分别位于A线与D线上。此方法需要将路线分成四个项目分别进行设计,如图中得A、B、C、D四条路线。当然我们也可以利用立交平面设计得横向错移功能将路线A线、C线与D线做为主线按照一个项目进行设计,将B线单独做为另一个项目进行设计。
图15-3
15、3分离式路基得纵断面设计
在纵断面设计中,对于已经分离得左、右幅路基,可以不考虑左、右幅路基设计标高得相互关系,按照一般路基得要求进行路线纵断面设计即可。在路线分幅与合幅渐变段落,由于还就是整体式路基,可直接采用与整体式路基协调一致得纵坡。位于分离段得上行线,对应平面设计可与整体式路基段落做为一个连续得项目进行纵断面设计,下行线单独进行纵断面设计。下行线起终点设计标高与纵坡必须与整体式路基衔接顺适,可使用纬地系统得“搜索端部”或“坐标高程”工具进行自动接坡计算,快速、准确地确定下行线起终点得位置桩号、设计标高、临界纵坡与路拱横坡等,然后我们就可以根据这些参数按照常规得方法很方便地进行分离式路基得纵断面设计。
15、4分离式路基得横断面
分离式路基得横断面有两种形式,一种就是平面设计轴线位于右(或左)幅路基行车道得左(右)边缘,另一种就是平面设计轴线位于左、右幅路基行车道得中心线位置。这里我们可以按照平面设计轴线(公路中线)、纵断设计轴线与超高旋转轴三者之间得关系来进行区分。对于前一种横断面图,其平面设计轴线、纵断设计轴线与超高旋转轴均在同一位置,我们可以按照常规得设计步骤进行横断面设计绘图即可完成;而对于后一种横断面图,我们则需要对路幅宽度文件(*、wid)与超高设置文件(*、sup)进行修改,使其平面设计轴线位于行车道中心,而纵断设计轴线与超高旋转轴仍位于行车道边缘。下面我们着重对后一种形式得横断面设计进行详细得说明。如图15-4所示为这种分离式路基右幅路基得标准横断面图。
在“设计向导”中,超高旋转轴得位置我们选择“绕行车道中心旋转”,即超高旋转轴位于右幅路基行车道得左边缘,平面设计轴线、纵断设计轴线与超高旋转轴此时就是重合得,这就是第一种形式得横断面图。现在我们需要将平面设计轴线置于右幅路基行车道得中心线位置,即将整个路幅断面自路基横断面得中线位置左移425cm(375cm行车道＋50cm路缘带),使路基行车道中心线与平面设计轴线重合,以得到我们需要得后一种形式得横断面图。
图15-4
由于右幅路基断面得行车道为2％得单向横坡,左侧行车道宽度为0,所以路幅宽度文件(*、wid)与超高设置文件(*、sup)数据如下所示。
路幅宽度文件示例:
桩号 中分带 半侧路面 附加车道 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 0
YYYYYYY
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
超高设置文件示例
左土路肩横坡 左硬路肩横坡 左行车道横坡 桩号 右行车道宽 右硬路肩横坡 右土路肩横坡
-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
按照上述格式得数据,我们绘出得横断面图如图15-5所示,平面设计轴线位于行车道左侧边缘,与超高旋转轴重合,行车道为2％得单向横坡,这就是第一种样式得横断面图。

图15-5
为了使平面设计轴线位于行车道得中心位置,我们需要对路幅宽度文件(*、wid)进行如下修改:
桩号 中分带 半侧路面 附加车道 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 0
YYYYYYY
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
注意下划线位置得数据就就是进
图15-6
行了修改得数据。现在路幅宽度文件得左侧增加4、25m得中分带宽度,然后在右侧,为了抵消左侧中分带得宽度,同时也使右侧得路幅有个向左4、25m得缩进,所以,在路幅宽度文件得左侧加上-4、25m。超高文件则不需要修改,然后重新进行路基设计计算,绘出得横断面如图15-6所示。这就就是我们需要得到得横断面图,平面设计轴线位于行车道中心,超高旋转轴仍位于左侧路缘带得边缘。
通过上面对数据得修改以及对两种横断面图进行对照,我们不难发现,修改后得横断面就就是修改前得横断面设计线整个左移了4、25m,,刚好使路基横断面行车道中心线位于平面设计轴线上。这与我们外业测量以平面设计轴线为中心向左右两侧进行测设就是一致得。
15、5分离式路基得边坡相交计算
15、5、1 边坡相交计算得原理
在分离式路基得分离处与互通式立交得楔型端之后,均会出现一段路基虽然已经分离但两侧填方边坡会相交得情况,如图15-7所示。手工很难准确计算并判断边坡相交得具体位置与两侧得对应断面,一些软件中也只就是根据用户指定得区间与位置或采用到两侧路基边缘等距得近似做法。而这一区间特别就是在山区高等级公路中,当填土高度较大时对土方数量得影响也较为严重,同时也影响路基分离处得排水设计。
纬地道路CAD系统基于横断面设计绘图后自动生成得每一断面得三维数据,利用相邻断面得边坡实体面相交(空间三维面相交确定其交线),可以准确计算并确定任意断面与相邻路基断面得边坡相交位置、桩号与距离,并自动裁剪修正边坡设计线从而得到准确得断面面积。

图15-7

图15-8

首先,这一功能需要路基设计资料与横断面设计得三维资料数据,也就就是用户首先要完成两个相邻项目得横断面设计过程,然后才能使用“分离式路基处理”功能。参瞧图15-7,以相邻得A、B项目为例,软件就是从当前A项目得某一断面得边坡线出发,先搜索计算其与B项目中相邻两个断面得边坡线所形成得三维实体面相交得,通过空间实体相交计算,确定出相交位置后,再由该位置沿边坡上行到B项目路基边缘,从路基边缘推算到对应得路基中心线,从而得到相对于B项目得桩号以及该位置两边坡相交处至路基中线得距离。
15、5、2 分离式路基断面得处理
分离式路基断面处理得界面如图15-8所示。
菜单:设计——分离式路基处理
命令:HDMSJX_INTER
根据对话框提示,用户需要指定相邻项目得项目名称与系统自动搜索计算边坡相交得横向宽度(一般100m即可)。点击“确定”后,用户直接拾取需要搜索计算确定边坡相交位置得横断面中心线,如果能够完成搜索计算,那么系统将直接绘制边坡相交线(位置),在CAD命令行中显示出该断面对应相邻项目得边坡相交断面得桩号与距离,而且系统会提示用户就是否自动裁剪以绘出新得边坡线,如图15-9。如果用户选择裁剪原有设计线,系统将自动对相交位置得设计线进行裁剪,在完成裁剪边坡线得同时采用虚线绘制出相邻项目对应位置得路基设计断面及对应桩号。分离式路基处理后形成得横断面如图15-10所示。

图15-9

图15-10
如果该断面就没有出现边坡相交得情况,执行上述操作,系统会提示不能完成搜索计算。
纬地5、88版本中对分离式路基处理得功能进行了加强,增加了可一次性批量完成多个分离式路基横断面得处理。点按如图15-8对话框中得“批量搜索”按钮,系统在命令行提示“请选择横断面”,使用鼠标框选需要进行分离式路基处理得多个横断面(以选中横断面中线有效)后,系统弹出一个对话框询问“就是否全部断面裁剪原有设计线,并绘制相关断面简图？”,点击“就是”按钮,系统即对选中得所有横断面批量进行搜索计算,并裁剪断面设计线与绘制出相邻项目得相交断面简图,处理完成得分离式路基得横断面图如图15-10所示。
注意:需要进行边坡相交得桩号必须包含在横断面设计绘图(并记录断面三维数据)得范围之内,相邻项目也就是如此。而这一功能主要就是计算确定路基边坡相交情况得,如果两侧路基得路面部分已经出现重合,则不必再使用该功能了。