分离式路基设计

-.z.第十五章别离式路基设计15.1概述在高速公路的设计当中，别离式路基由于它的灵活、多变，能很好地适应地形、地物，在高等级公路的设计中得到了广泛地应用。而别离式路基的处理也是设计当中的一个较复杂环节，本章将专门讲述如何应用纬地三维道路CAD进展别离式路基的设计。别离式路基一般由分幅渐变段、别离段和合幅渐变段三局部组成，如图15-1所示。在分幅渐变段和合幅渐变段〔即楔形端位置〕，路基中线开场别离，路基横断面仍按照整体式路基进展处理；在别离段，路基左右幅断面已经别离开来，其横断面设计一般按上行线和下行线分别绘制横断面图，对于别离段起终点位置附近还有局部断面的边坡会出现相交，可以利用纬地系统的别离式路基处理方便、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的桩号和距离。图15-115.2别离式路基的平面设计别离式路基的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线是从A线中逐渐过渡别离、又逐渐合并到A线的一段路线，我们把A线和B线分别按照两个工程进展平面设计就可以。图15-2第二种方法如图15-3所示，别离式路基的中线在路线别离的起点和终点均横向跳开一定的距离，该距离一般为整体式路基中线至别离式路基行车道中心线的距离，路基分幅和合幅渐变段分别位于A线和D线上。此方法需要将路线分成四个工程分别进展设计，如图中的A、B、C、D四条路线。当然我们也可以利用立交平面设计的横向错移功能将路线A线、C线和D线做为主线按照一个工程进展设计，将B线单独做为另一个工程进展设计。图15-315.3别离式路基的纵断面设计在纵断面设计中，对于已经别离的左、右幅路基，可以不考虑左、右幅路基设计标高的相互关系，按照一般路基的要求进展路线纵断面设计即可。在路线分幅和合幅渐变段落，由于还是整体式路基，可直接采用与整体式路基协调一致的纵坡。位于别离段的上行线，对应平面设计可与整体式路基段落做为一个连续的工程进展纵断面设计，下行线单独进展纵断面设计。下行线起终点设计标高和纵坡必须与整体式路基衔接顺适，可使用纬地系统的"搜索端部〞或"坐标高程〞工具进展自动接坡计算，快速、准确地确定下行线起终点的位置桩号、设计标高、临界纵坡和路拱横坡等，然后我们就可以根据这些参数按照常规的方法很方便地进展别离式路基的纵断面设计。15.4别离式路基的横断面别离式路基的横断面有两种形式，一种是平面设计轴线位于右〔或左〕幅路基行车道的左〔右〕边缘，另一种是平面设计轴线位于左、右幅路基行车道的中心线位置。这里我们可以按照平面设计轴线〔公路中线〕、纵断设计轴线和超高旋转轴三者之间的关系来进展区分。对于前一种横断面图，其平面设计轴线、纵断设计轴线和超高旋转轴均在同一位置，我们可以按照常规的设计步骤进展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〕和超高设置文件〔*.sup〕进展修改，使其平面设计轴线位于行车道中心，而纵断设计轴线和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的横断面设计进展详细的说明。如图15-4所示为这种别离式路基右幅路基的标准横断面图。在"设计向导〞中，超高旋转轴的位置我们选择"绕行车道中心旋转〞，即超高旋转轴位于右幅路基行车道的左边缘，平面设计轴线、纵断设计轴线与超高旋转轴此时是重合的，这是第一种形式的横断面图。现在我们需要将平面设计轴线置于右幅路基行车道的中心线位置，即将整个路幅断面自路基横断面的中线位置左移425cm〔375cm行车道＋50cm路缘带〕，使路基行车道中心线和平面设计轴线重合，以得到我们需要的后一种形式的横断面图。图15-4由于右幅路基断面的行车道为2％的单向横坡，左侧行车道宽度为0，所以路幅宽度文件〔*.wid〕和超高设置文件〔*.sup〕数据如下所示。路幅宽度文件例如：桩号中分带半侧路面附加车道硬路肩土路肩〔不含此行〕ZZZZZZZ40000.0000.000.000.000.750.75043699.1570.000.000.000.750.750YYYYYYY40000.0000.007.500.002.500.75043699.1570.007.500.002.500.750超高设置文件例如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-3.002.002.0040690.0002.002.00-3.00-3.002.002.0042100.2902.002.00-3.00-3.002.002.0042130.290-2.00-2.00-3.00-3.002.002.0043708.166-2.00-2.00-3.00-3.002.002.0043738.1662.002.00-3.00-3.002.002.0044500.0002.002.00-3.00按照上述格式的数据，我们绘出的横断面图如图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％的单向横坡，这是第一种样式的横断面图。图15-5为了使平面设计轴线位于行车道的中心位置，我们需要对路幅宽度文件〔*.wid〕进展如下修改：桩号中分带半侧路面附加车道硬路肩土路肩〔不含此行〕ZZZZZZZ40000.0004.250.000.000.750.75043699.1574.250.000.000.750.750YYYYYYY40000.000-4.257.500.002.500.75043699.157-4.257.500.002.500.750注意下划线位置的数据就是进展图15-6了修改的数据。现在路幅宽度文件的左侧增加4.25m的中分带宽度，然后在右侧，为了抵消左侧中分带的宽度，同时也使右侧的路幅有个向左4.25m的缩进，SHAPE所以，在路幅宽度文件的左侧加上-4.25m。超高文件则不需要修改，然后重新进展路基设计计算，绘出的横断面如图15-6所示。这就是我们需要得到的横断面图，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的边缘。图15-6通过上面对数据的修改以及对两种横断面图进展对照，我们不难发现，修改后的横断面就是修改前的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。这和我们外业测量以平面设计轴线为中心向左右两侧进展测设是一致的。15.5别离式路基的边坡相交计算15.5.1边坡相交计算的原理在别离式路基的别离处和互通式立交的楔型端之后，均会出现一段路基虽然已经别离但两侧填方边坡会相交的情况，如图15-7所示。手工很难准确计算并判断边坡相交的具体位置和两侧的对应断面，一些软件中也只是根据用户指定的区间和位置或采用到两侧路基边缘等距的近似做法。而这一区间特别是在山区高等级公路中，当填土高度较大时对土方数量的影响也较为严重，同时也影响路基别离处的排水设计。纬地道路CAD系统基于横断面设计绘图后自动生成的每一断面的三维数据，利用相邻断面的边坡实体面相交〔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的边坡相交位置、桩号与距离，并自动裁剪修正边坡设计线从而得到准确的断面面积。图15-7图15-8首先，这一功能需要路基设计资料和横断面设计的三维资料数据，也就是用户首先要完成两个相邻工程的横断面设计过程，然后才能使用"别离式路基处理〞功能。参看图15-7，以相邻的A、B工程为例，软件是从当前A工程的*一断面的边坡线出发，先搜索计算其与B工程中相邻两个断面的边坡线所形成的三维实体面相交的，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工程路基边缘，从路基边缘推算到对应的路基中心线，从而得到相对于B工程的桩号以及该位置两边坡相交处至路基中线的距离。图15-815.5.2别离式路基断面的处理别离式路基断面处理的界面如图15-8所示。菜单：设计—别离式路基处理命令：HDMSJ*_INTER根据对话框提示，用户需要指定相邻工程的工程名称和系统自动搜索计算边坡相交的横向宽度〔一般100m即可〕。点击"确定〞后，用户可以单个拾取需要搜索计算确定边坡相交位置的横断面中心线或者批量框选需要进展别离式路基处理的横断断面，如果能够完成搜索计算，则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工程的边坡相交断面的桩号和距离，而且系统会提示用户是否自动裁剪以绘出新的边坡线，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的设计线进展裁剪，形成的横断面如图15-10所示。在纬地新版中，系统在完成裁剪边坡线的同时采用虚线绘制出相邻