DICAD PRO道路桥梁三维建模

1、第17章 道路、桥梁三维建模 传统的路线设计成果主要是平面图、纵断面图和横断面图，对设计成果的评价则建立在设计人员的经验上。随着多媒体技术的不断发展，人们更注重从视觉感知角度直观地对道路线形优劣进行评价。评价的手段是运用CAD或3D Max 建立路线的三维模型直观的再现路线平纵横线形组合，动态的观察道路线形组合、视距条件、交通标志标线等安全因素是否满足要求。采用三维模型透视图不仅可以更为形象地进行工程评价，同时亦可用于向公众展示项目建成后的情况，征询意见，进行沟通，帮助公众直观地理解意图并作出反应，提高公众对公路工程建设项目的参与性，更符合“以人为本”的设计新理念。 在中华人民共和国交通部颁发

2、的公路路线设计规范（JTG D20-2006）中对我国的公路线形设计作出了如下的规定： 路线设计总则中规定：线形设计应综合考虑公路的平面、纵断面、横断面三者间的关系，做到平面顺适、纵面均衡、横面合理。必要时可运用公路透视图进行分析与评价。 公路线形设计的要求：高速公路和具干线功能的一、二级公路，应注重立体线形设计，做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。路线平、纵组合设计，可采用路线透视图进行评价。 线形设计条文说明指出：公路立体线形的优劣，对驾驶者而言，就是能提供其安全性、快速性及舒适性的程度。而安全与舒适的感觉主要是通过视觉所获得的各种信息而得到的。公路路线透视图或动态连续透

3、视图能直观地提供对视觉的检验与评价，因而对路线平、纵线形组合设计，采用路线透视图进行评价是直观而有效的。 2004 年交通部开展的推广“川九路”经验的公路勘察设计典型示范工程活动中明确指出:“通过借鉴国内外经验,提高设计人员环保景观设计(创作) 意识,转变设计理念,合理灵活运用技术标准指标,降低公路建设对社会环境的负面影响,提升公路交通行业整体形象。”道路景观设计的基本理念及发展方向基本确立。目前对于路线设计方案进行比选最直观的就是通过建立道路和桥梁的三维模型模拟道路和桥梁工程建成后效果来表现。东南大学刘洪波老师的道路立交设计软件Dicad Pro正是利用路线建模来评价路线设计中线形的优劣，从

4、而更好地指导路线设计人员的设计尤其是立交的设计。在下面的内容中，我们将讲述：1路线建模2CAD中渲染模型相关的命令3在3D MAX中渲染模型4制作示例第一节 路线建模一、路面建模 Dicad Pro改进了数据资料管理方式，集原来几十个数据文件为一体（*.dpf）中。在dpf文件中可以直观的看出哪些数据文件已经建立。在进行路面建模时，首先要确保dpf文件中的竖曲线资料、超高类型资料、路面横坡度资料、路槽深度资料、路面宽度资料、填挖方边坡资料、路线填挖数据资料等。在上述资料准备完毕的基础上，再使用路线透视图命令中相关的建模命令（见图17-1）：图17-1 路线透视图 单击“路面建模”命令，窗口中弹

5、出 “生成路面模型”对话框，如图17-2所示。在对话框中完成以下操作： （1）选择要生成路面模型的路线名称，或者勾选一次生成多条路线以提高速度； （2）对于建模的范围，主线可以选全线，匝道可以选匝道端点，也可以指定范围； （3）填写路线建模的桩号间距。路线蜿蜒曲折时，输入路线拟合间距，间距越小，模型与路线的拟合程度越好，相应的生成时间也会越长；当选择“自动确定桩距”时，程序根据路线单元类型和断面宽度的变化情况确定建模的桩距，这样可以在宽度不变的地方减少建模桩号，有效地减少建模文件的大小，提高建模速度；图17-2 生成路面模型 （4）行车道宽度突变时（端部）不生成土路肩。这个选项主要是为立交的端

6、部模型搭接服务的，选择此项在立交的端部主线和匝道的端部很好的结合在一起，不会出现断裂； (5)点击“生成”按钮即可生成路面的模型。此时，在CAD平面上我们就可以看到生成的路面模型，如图17-3所示和图17-4所示。其中图17-3为整座立交的路线模型图，图中建模时桩号较密，在分流点处也加了一些桩号以使模型更为精确。在图17-4所示的分流点处的路面模型，可以清楚的看到主线的中央分隔带、路缘带、行车道、硬路肩、土路肩以及匝道的行车道、硬路肩和土路肩，它们分别放在相应的图层中，便于进行检查。注意点：路面建模主要是根据DPF文件中的路面宽度资料来进行，所以在建模之前要检查路面点的宽度数据，尤其是立交的端

7、部宽度的截取。只有宽度正确了才能使所建路线的模型符合实际要求,如果发现生成的路面模型与边线拟合不好或者在端部拼接不好,建议查看一下路面宽度资料并相应地进行修改。土路肩硬路肩中央分隔带行车道图17-3 混合式立交路面整体建模图17-4 立交端部模型示意图二、路面标线 路面建模以后，还需要对路面进行标线。下面介绍路面标线的生成方法。 首先单击“路面标线”命令，弹出路面标线对话框，如图17-5。在对话框中完成以下操作： （1）选择要生成路面标线的路线名称，或者勾选一次生成多条路线以提高速度； （2）确定标线桩号范围和标线的拟合间距，对于主线可以选全线，匝道可以选匝道端部，自动确定桩号间距； （3）在

8、自动标线区域车道类型、行车道宽度和中分路缘带宽度都根据具体情况选择。 （4）“标线控制”根据标线类型的不同可以选择白色或黄色标线，其中黄色标线主要用于没有中央分隔带的路中双黄线的标注，标线的宽度可以根据规范进行填写。在多车道路面上，同向车行道之间的分隔线一般使用虚线，其余的都是实线标注。对于虚线的间距和长度可以根据路面标线的实际要求进行填写。通常使用的虚线间距为9米而虚线的长度为6米。图17-5 生成路面标线（5）单击“生成”按钮即可生成路线的标线。三、端部斑马线Crkbx3d立交匝道分合流楔形端处路面上应该标出提示行车分道的斑马线，DICAD PRO软件可以自动完成这一要求。输入Crkbx3

9、d命令，弹出生成立交出入口路面标线对话框，如图17-6。完成以下操作：（1）选择要生成斑马线的主线和匝道名称，或者勾选“一次生成主线多个出入口标线”选项以提高速度。（）勾选“根据立交端部资料自动确定各控制桩号Kn、偏距D、宽度d”选项，各符号意义见对话框中所示。（）右下角的“指定斑马线间距”如果不选则默认为道路交通标志和标线GB5667-1999规范中规定的间距为1米。图17-6 生成立交出入口路面标线如图17-7即为上述立交的部分路面标线。图17-7立交端部路面标线行车道边缘白线楔形端斑马线行车道分界线四、生成护栏护栏的设计是为了提高车辆的行驶安全。单击“生成护栏”弹出如图17-8对话框，在

10、对话框中完成以下操作： （1）选择要生成护栏的路线名称，或者勾选一次生成多条路线以提高速度； （2）确定护栏生成的桩号范围，主线一般选全线，匝道选端部起终点，自动确定拟合间距。 （3）护栏的位置类型。一般的公路断面在中央分隔带和路侧生成护栏，而城市道路在侧分带处有时也设置护栏以划分快车道和慢车道。 （4）护栏生成位置。可以在路两侧生成护栏，也可以只在一侧生成。图17-8 生成三维护栏 （5）护栏形式类型。本软件中提供了四种常用的护栏形式，包括波形护栏、分隔式护栏、侧墙式护栏和组合式护栏，可以根据实际使用要求进行选择。若勾选“桥梁用组合式路基用波形护栏”则程序根据桥梁范围资料在桥梁和路基处自动生

11、成不同类型的护栏。（）勾选“立交端部路两侧护栏自动断开”。（）单击“生成”按钮即可。波形护栏组合式护栏如图17-9所示，就是一条路线的路侧波形护栏示意图。图17-9 组合式护栏和波形护栏示意图四、定位插入图形 在路线透视图生成过程中，为了方便用户插入各类交通标志牌以及沿线的一些构造物，在CAD中绘制好需要插入的图形，并指定好插入点。应用 “定位插入图形”命令，出现如图17-10所示的对话框，在对话框中完成以下操作： （1）选择要插入图形的路线名称； （2）确定插入图形的桩号范围，此时可以在指定的桩号处插入图形，也可以定间距插入； （3）“插入位置”控制，根据对话框下侧的道路断面编号选择“控制线

12、位编号”，设定插入图形的相对于控制线位的横向位移和竖向位移，如果选择“镜像插入图形”项，会在路线的另侧镜像插入所绘的图形；图17-10 定位插入图形 （4）在文本框中点取要插入图形的路径。 （5）点击“插入”按钮即可。或者利用CAD绘图中的新建配景命令插入中分带的防眩树等。 如图17-11为路灯及在路线两侧插入路灯的示意图。用户也可以绘制交通标志牌等，然后将之插入到指定的位置。图17-11 路灯及在路线两侧插入路灯示意图六、生成边坡地面模型 在Dicad Pro中为了使生成的边坡符合横断面戴帽设计时的边坡特别增加了生成边坡地面模型的命令，使生成的边坡更符合实际地面情况。在使用“生成边坡地面模型

13、”命令时，必须确保横断面戴帽已经成功。运行“生成边坡地面模型”命令，出现如图17-14所示的对话框，在对话框中完成以下操作： （1）选择要生成边坡的路线名称； （2）确定生成边坡的桩号范围； （3）“生成边界线用以扣除地面” 若存在数模，选取此项，程序会生成一边界线（最后一段边坡与地面相交线），用以扣除边界线以内的横地面，若存在边界线重叠部分，应该剪掉重叠部分取其并集，再用连接多义线命令将边界连起来； （4）设定边坡和锥坡的生成颜色；图17-14 生成三维边坡及锥坡 （5）“画横地面宽度” 如果不存在数模，选择此项，根据DPF 文件中“横地面线资料”生成横地面线的宽度； （）单击“生成”按钮即

14、可在指定的范围内生成边坡、锥坡和地面的模型。如图17-15所示就是立交端部的边坡、锥坡和地面的模型。边坡桥头锥坡地面模型图17-15立交端部边坡、锥坡和地面模型七、生成桥梁底面模型为了生成路线中桥梁光滑的底面和插入桥墩，Dicad Pro特别设置了“生成桥梁底面模型”的命令。运行“生成桥梁底面模型”命令，出现如图17-16所示的“生成桥梁底曲面”对话框，在对话框中完成以下操作： （1）选择要生成桥底和桥墩的路线名称，或者勾选一次生成多条路线以提高速度； （2）确定生成桥底桥墩的桩号范围； （3）“位置类型控制”，确定生成整幅路或左右半幅路的桥梁底曲面（参见对话框下侧的示意图）并自动确定桩号的拟

15、合间距；（）插入桥墩的位置选择由文件中沿线构造物资料生成，控制建筑高度指的是给定箱梁的高度。图17-16 生成桥梁底曲面（）插入桥墩文件（）文本框中点取事先已经在中绘制好的桥墩三维模型路径。桥梁底断面文件（）文本框中点取由“保存拉伸曲线”命令保存好的断面多义线。 （）“宽高过渡方式” 在路面有变宽的位置选择桥梁宽度和高度的过渡方式，一般选择三次抛物线；如图17-17就是路线的桥梁断面和生成的桥梁底曲面示意图，程序会根据路面宽度按比例调整桥梁断面的宽度。翼缘板桥梁底板图17-17 桥梁断面型式和生成的桥梁底曲面加桥墩九、动态漫游透视图为了方便用户在模型空间连续观察路线透视图，Dicad Pro特别增设了“动态漫游透视图”的命令，该命令相当于漫游功能，省略了转化到布局空间的步骤，提高设计人员的工作效率。运行“动态漫游透视图”命令，出现如图17-18所示的对话框，在此对话框中完成以下操作：（1）选择要动显透视图的路线名称；（）若需要在中进行动画制作，本软件这里特设计了生成摄像机路径多义线的命令，后续的渲染中详细讲解。给路径命名时需要注意的是，每条路径都要放在不同的层中。（2）确定动态观察透视图的范围，这个范围如果经过上跨或下穿的匝道，可以一目了然的看到壮观的立交层次；图17-1