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1、个人资料整理仅限学习使用第6章计算机辅助设计及示例教学要点知识要点掌握程度相关知识基本概念(1 掌握计算机辅助设计的内涵；(2 掌握平面、纵断面和横断面设计模块；(3 掌握挡土墙、涵洞和土石方调配模块。(1 了解计算机辅助设计所需软件系统；(2 了解计算机辅助设计所需硬件系统和专业软件。平交和立交设计示例(1 掌握平交设计方法及软件应用；(2 掌握立交设计方法及软件应用；(3 了解平交设计所需图表；(4了解立交设计所需图表。(1 专业应用软件操作知识；(2 平交口设计方法及图表；(3 立交设计方法及图表。技能要点技能要点掌握程度应用方向平交设计示例(1 掌握平交口设计方法；(2 掌握应用软件的
2、使用(1平交口或交通岛设计。立交设计示例(1 掌握立交设计方法；(2 掌握 Autocad 及应用软件应用；(3了解立交设计所需的图表。(1立交设计；(2 Autocad 及应用软件应用。计算机辅助设计及示例；平面设计模块、纵断面设计模块、横断面设计模块、挡土墙设计模块、涵洞设计模块、土石方调配模块和图表输出模块；平交口设计、交通岛设计、平交口模型、路脊线、边线和平交口范围；喇叭型立交、主线、被交线、匝道、线位数据图、连接部图、总体布置图和纬地软件。引例计算机辅助设计在道路设计领域得到广泛应用，国内外有许多专业应用软件，如 CARD/1 、MOSS、纬地、 EICAD 和 DICAD 等软件。
3、这些专业软件具有强大的平纵横三维设计功能，使设计人员从繁杂的计算过程中解放出来，设计时间短、快，所设计图表清晰，便于设计人员修改。同时由于计算机的快速发展，高效、动态、实时的道路设计成为可能。6.1 计算机辅助设计6.1.1计算机辅助设计发展状况计算机辅助设计CAD ）在工业与工程设计领域得到广泛应用，在道路交通领域也是一样，道路CAD技术的应用提高了道路设计进度，使设计人员有更多时间对设计图表进行优化、对比，从而提高设计质量，节省工程造价，给工程投资、设计和施工等部门带来了显著的经济和社会效益。上世纪60 年代初，计算机开始在公路设计中应用，当时主要用于繁杂的数值计算和路线优化，上世纪70
4、年代，英国、法国、原联邦德国、丹麦等一些欧美国家都相继在道路路线优化特别是纵断面优化）和辅助设计绘图等方面取得了较成熟的成果，并在实际生产中得到用到。上世纪80 年代许多工业化国家已形成了具有数据采集、设计、计算、绘图等完整功能的软件系统，并达到了商业化的水平。目前国外的道路CAD 软件已向三维渲染、参数化设计和工程数据库支持的方向发展，所支持的设计对象也从以前的新建公路向已有道路改建发展。现在国外具有代表性的道路CAD软件有德国的CARD/1系统，英国的MOSS 系统和美国的INTERGRAPH-INROADS 系统等。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - -
5、- - - - -第 1 页，共 15 页个人资料整理仅限学习使用上世纪世纪70 年代我国开始进行路线优化技术研究，有关高等院校及科研设计单位先后编制了有关的路线优化程序。上世纪80 年代，各单位开始开发研制路线辅助设计系统。随着计算机软硬件水平的提高，我国相继出现了许多高质量的道路设计软件，如纬地、鸿业、EICAD和 DICAD等。这些软件目前在道路CAD 设计过程中得到应用，极大地促进我国道路设计事业的发展，产生巨大的经济和社会效益。6.1.2道路辅助设计系统的组成计算机辅助设计CAD ）是指利用计算机及外围设备帮助设计工程师进 行 工 程 和 产 品 的 原 始 数 据 采集、设计、绘图
6、等工作。CAD 系统由硬件和软件两部分组成。硬件包括计算机主机、显示器、硬盘等）和外围设备打印机、绘图机 、 数 字 化 仪 和 图 形 扫 描 仪等），见图6.1。 CAD 系统的软件包括 ：操作系统 如WINDOWS、 OS / 2 、 UNIX 等）、语言环境如 C、 FORTRAN等）和支撑软件如 AutoCAD , Micro Station 等）。目前道路CAD 系统的主机平台主要有小型机和PC 机两种，小型机工作站主要有HP , SUN , VAX等。 MOSS, INROADS就是建立在小型机平台上的系统，国内多以PC 机作为工作平台。一个典型的PC 机系统的主要组成如图6.2
7、 所示。6.1.3道路设计对 CAD 软件的要求道路设计有以下特点：1）原始资料复杂。道路设计的原始数据中包括数据和图形，且数据的随机性较大，如地形图、地质资料等。2）设计对象的离散性。如：地形是一个离散的三维体，在设加宽的缓和曲线段上，道路边线是一条变化曲线，无法用独立的常规方程来描述，道路边坡则是一个不规则曲面这就造成了软件建模复杂。3）各部分设计有一定的次序，但也常有交叉。并且数据输入、输出贯穿于整个设计过程。因此对道路CAD 软件就提出如下要求：1）功能性要求，道路CAD 软件应能完成设计任务，同时还要求满足数据和图形的输人、输出及编辑、修改。2）可靠性要求，道路设计往往涉及的参数繁多
8、，操作随意性大，对系统的纠错和出错保护提出了很高的要求。3）可定制性要求，不同设计单位设计的习惯不同，要求设计软件可定制或修改，以适应不同设计单位使用。4）易使用性要求，软件的易使用性是相对的，同一个软件，对于不同的用户，感觉也不尽相同。因此在满足功能要求的前提下，操作方式和人机界面应设计得尽可能简洁、直观。同时强大的在线帮助系统也是必须的。5）可维护性要求，软件维护是软件生命周期中的重要一环，同时也是减少和解决软件在使用过程中的问题，当规范及外部条件发生变化时，能及时进行维护更新。6.1.4道路 CAD 系统的基本功能道路 CAD 系统应具备以下功能：1）纸上定线或实地测设的数据可通过键盘、
9、数字化仪、航测或电子手簿等方式输入计算机的技术；2）建立和使用数字地形模型DTM ）技术；3）进行平、纵、横线形的人机交互设计与修改设计；图 6.1 CAD 系统硬件组成图 6.2 系统的组成精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 15 页个人资料整理仅限学习使用4）工程数量的计算和土石方动态调配；5）平、纵、横断面设计图绘制；6）各种成果表格文件输出；7）涵洞的设计和绘制；8）挡土墙的设计和绘制；9）路线结构线透视图及全景透视图的绘制。6.1.5道路 CAD 系统基本工作方式道路 CAD 系统的各个模块按如下方式工作：1.平面
10、设计模块平面设计过程中，设计工程师在大比例尺1： 2000 以上）地形图上确定道路导线位置，其后采用人机对话方式逐个完成曲线设计，在设计过程中或设计完成以后，设计工程师可对原设计进行修改，模块还可提供所定的平面方案对应的纵、横断面的信息，并可输出纵、横断面地面线略图。对实地定线所得的平面设计方案，模块可提供平面移线设计功能，最后可绘制平面设计图。2.纵断面设计模块纵断面设计模块的基本工作方式为：将实测地形数据输入计算机或利用数模获得的纵断面数据，设计工程师可进行纵坡设计，以人机对话方式对设计方案进行检查、修改，直至满意，最后即可绘制纵断面设计图。计算机能显示与纵断面当前方案所对应的挖填高度等数
11、据，供工程师检查修改作参考。同时可以结合平纵设计和自然水系等情况，确定桥梁和涵洞的位置。3.横断面设计模块横断面设计模块工作方式为：手工输入横断面数据或利用数模获得横断面数据，设计工程师根据各路段的具体情况定义各段的标准设计横断面，计算机根据标准横断面自动进行横断面设计。因此计算机自动设计完成后，工程师即在屏幕上对横断面逐个进行连续显示检查，当发现不合理的设计即暂停显示，进行修改，而后再接着连续显示检查，直到全部断面都满意为止。最后计算机计算土石方工程数量，绘制横断面设计图并输出有关数据成果。4.土石方调配模块在人工设计中通常采用逐桩调配，计算工作量大，调配的结果偶然性大，整体考虑不易做到合理
12、。采用计算机调配土石方，可以动态观测土石方调配，利用在横断面设计输出的土石方数据，直接计算并输出Excel 或 word 格式的土石方计算表，方便用户打印输出和进行调配、累加计算等工作。系统可在计算中自动扣除大、中桥，隧道以及路槽的土石方数量，并考虑到松方系数、土石比例及损耗率等影响因素。最后输出土石方数量与调配表。5.涵洞设计模块涵洞设计模块主要依靠部颁标准图进行设计，可完成板涵、拱涵、圆管涵中由不同进口形式组合而成的20 余种涵洞的设计、绘图。基本工作方式为：输人设计所必须的参数，如：涵洞与路线交角、路线纵坡、超高与加宽值、涵洞的跨径、净高、涵底设计标高等基础数据，模块根据这些数据自动绘图
13、，工程师在屏幕上对图幅稍加修改后，可绘制涵洞设计图，同时向打印机输出工程数量。6.挡土墙设计模块挡土墙设计模块通常具有较强的人机交互功能，设计工程师输入相应挡土墙设计基础尺寸和路线设计数据，通过显示典型横断面检查挡土墙高度是否合理，如不合理则可修改，高度、地质等基础数据确定后，计算机自动绘制图表，设计工程师可以对图形进行修改编辑，即可绘制挡土墙设计图，同时计算工程数量并输出。7.设计表格输出模块该模块的功能就是向打印机输出路基设计表、土石方计算表、直线及曲线一览表等多种设计表格，能直接复印装订成册。设计工程师只要输入表格名称及打印起迄点，计算机即自动打印。精选学习资料 - - - - - -
14、- - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 15 页个人资料整理仅限学习使用8.透视图绘制模块公路路线设计规范明确要求：一级公路以及风景区公路的个别路段应绘制公路透视图予以评价。有条件时二、三级公路的个别路段亦可采用公路透视图进行检验。对于道路设计的平纵横组合及其安全、舒适性的评价，透视图不失为一种直观、有效的方法。6.2 平交设计示例设计交叉口的主线为双车道山岭区二级公路，被交线为某立交A 匝道，交叉口采用渠化交通设计。1）原始资料1）交叉点主线里程：K0+500 。2）设计路线 主线）设计资料公路等级：二级公路；设计速度：60km/h。交叉口处于主线的直线段。主线中
15、线上交叉点前后两点的坐标如表6.1 所示。表 6.1 主线中线坐标表序号里程X 坐标Y 坐标1 K0+448.765 X=3338783.145285 Y=35540264.886281 2 K0+500 X=3338732.448071 Y=35540272.291857 3 K0+542.739 X=3338690.157712 Y=35540278.469404 主线路幅资料：路基宽10m；行车道宽7.0m，硬路肩宽0.75m；土路肩宽0.75m。主线纵坡和横坡纵坡： -2.904%从北往南）。路拱横坡： 2%；土路肩横坡：3%。3）被交线 A 匝道）平面设计资料公路等级：立交对向分离双
16、车道匝道；设计速度：60km/h。交叉口处于被交线的直线段。被交线中线上两点坐标如表6.2 所示。表 6.2 被交线中线坐标表序号里程X 坐标Y坐标1 K0+000 X=3338732.448071 Y=35540272.291857 2 K0+049.067 X=3338750.642548 Y=35540317.861334 被交线路幅资料：路基宽15.5m；中央分隔带宽1.0m；行车道宽23.5m；硬路肩宽22.5m；土路肩宽 20.75m。被交线从坡和横坡纵坡： 1.29%往交叉口倾斜）。横路拱横坡：2%；土路肩横坡：3%。2）平面设计1）平面线形设计转角曲线A 的右转车速选用35km
17、/h，根据计算路面转角曲线半径A 采用 40m。转角曲线A 路基的转角曲线半径采用40-0.75=39.25m 。转角曲线B 的右转车速选用30km/h，根据计算路面转角半径B 采用 30m，转角曲线A 路基的转角曲线半径采用30-0.75=29.25m。转角曲线线形设计通常采用单圆形，也可以采用多心复曲线设计，本例采用较简单的单圆形设计。转角曲线设计方法有两种，一种是标明圆心的坐标；另一种是确定转角曲线的元素转角表，本例就是采用第二种，采用纬地软件主线平面设计或立交平面设计均可，然后选择表格-绘制元素曲线表即可。2）交通岛设计相交公路设有中央分隔带。3）立面设计立面设计模式：相交公路的等级相
18、近，在交叉口范围内，主线与被交线的纵坡都保持不变，横坡都改变。交叉口的交叉角为77，大于75，路脊线不用调整。交叉口特征断面的设计标高可根据2.8 节方法计算，标高计算线网采用网格法。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 15 页个人资料整理仅限学习使用可采用纬地平交口设计软件进行设计，方法如下：路拱的设置，选择路拱的形式和坡度；创建平交口模型，依次选择路脊线、边线和平交口范围；进行等高线设置和标注设置；输入特征点的高程，然后输出等高线，平交竖向设计完成。4）设计成果根据以上的原始资料和设计方法，绘制出该三路交叉口的平面设计图
19、和高程设计图，具体见图6.3、图6.4。图 6.3 平交平面设计图图 6.4 平交口等高线设计图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 15 页个人资料整理仅限学习使用6.3 立交设计示例6.3.1 喇叭型立交概述1）背景资料某立交示例 图 6.5）主线为某山区高速公路Z1，被交道路为已建成的某二级公路Z2，主线设计速度为80km/h，二级公路设计速度为60km/h，匝道设计速度为3560km/h 。该立交的主交通流向是B-A 、A-D 方向，次交通流向是C- A、A-B 方向，采用A 型单喇叭的全互通立交型式，主线下穿。该方案
20、的设计出发点是：充分结合预测交通量的特点，在保证主交通流向的立交匝道的等级较高外，尽量降低立交的桥梁长度等工程数量，立交匝道沿现有高速公路Z1的两侧空地进行布置，小环道采用卵形曲线，尽量减少拆迁以及占地工程数量。2）主要技术指标1）计算行车速度相交的主线Z1为某山区高速公路，计算行车速度为80km/h；被交线Z2为某山区二级公路，计算行车速度为60km/h；A 匝道双车道段计算行车速度60km/h，A 匝道小环道段计算行车速度35km/h， B 匝道计算行车速度40km/h，C、D 匝道计算行车速度 60km/h。2）平面设计线形指标具体平面线形指标如表6.3 所示。表 6.3 匝道设计参数匝
21、道匝道设计速度km/h）圆曲线最小半径m ）回旋线参数分流鼻处匝道平曲线的最小曲率半径 m ）Am ）Lm ）A1、C、D 60 150 70 50 250 A2、B 40 60 35 35 250 2）桥下净空机动车采用5.0m。3）路基及车道宽度高速公路Z1采用 24.5M 宽的双向四车道断面图 6.6），行车道宽为2 7.5m；二级公路采用10M 宽的双向双车道断面图 6.7），行车道宽为23.5m；A 匝道采用15.5m 宽对向分隔双车道断面图 6.8），行车道宽为 23.5m；A 匝道单车道、 B、C、 D 匝道采用8.5M 宽单车道断面图 6.9），行车道宽为3.5m。图 6.6
22、24.5M 高速公路横断面图 6.8 对向分隔双车道匝道横断面图 6.5 喇叭立交示意图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 15 页个人资料整理仅限学习使用图 6.7 10M 二级公路横断面图 6.9 8.5M单车道匝道横断面3）设计要点图 6.5 所示为喇叭型立交设计图，设计要点如下：1）首先设计A 匝道，注意A 匝道同主线Z1斜交的角度，如果地形有限，斜交角度可以小点，这时A匝道小环道往往形成卵型或多心复曲线，斜交角度较大时，可采用单圆型曲线，但占地面积相对较大。2）注意 B 匝道与 A 匝道小环道的偏移，同时注意A、B
23、 匝道在此位置分岔。3）注意加速车道和减速车道偏移值不同。 变速车道长度(m 渐变率(1/m 渐变段长度(m 主线硬路肩或其加宽后的宽度C1(m 分、汇流鼻端半径 *r (m 分流鼻处匝道左侧硬路肩加宽C2(m A-Z1加速80 180 一(1/40 70(160 2.5 0.6(0.75 B-Z1减速80 110 1/20 80 3.0 0.60 0.80 C-Z1减速80 110 1/20 80 3.0 0.60 0.80 C-A 加速60 155 (1/35 60(140 2.5 0.6(0.70 D-A 减速60 95 1/17.5 70 3.0 0.60 0.70 D-Z1加速80
24、180 一(1 40 70(160 2.5 0.6(0 ，75 3.匝道线形设计喇叭型立交中A 匝道设计是关键，B、C、D 匝道的设计有待A 匝道设计的数据，因此通常喇叭型立交精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 15 页个人资料整理仅限学习使用中 A 匝道最先设计。1）A 匝道线形设计通常对A 匝道采用两种方法来进行设计，第一种是将A 匝道作为整体设计，在分岔处将小环道曲线偏移一定距离，然后接Z1高速公路，分岔前A 匝道采用对向分隔双车道，分岔后采用单车道匝道。第二种是将 A 匝道从分岔处分为两匝道来设计。第一种方法相对直观
25、，整体性好，本例采用前一种方法进行设计。A 匝道的起点位于被交线，而A 匝道往往跨越主线，因此尽量在跨线部分设计为直线或较简单的曲线，进入分岔处， A 匝道分为A、B 匝道，设计中心将发生偏移值，同时A 匝道与Z1主线间为加速车道，因而A 匝道接线位置为主线最外侧的附加车道的中心线，本例具体数据如下：根据单向匝道、双向匝道与主线的标准横断面，小环道起终点应位于如下两偏置线上：双向匝道设计线偏置值=1.0/2+0.5+3.50/2=2.75m 主线偏置值 =2.0/2+0.5+2 3.75+0.5+3.50/2=11.25m A 匝道与主线Z1的加速车道长度按我国公路路线设计规范11.3.7 条
26、规定：“变速车道为单车道时，减速车道宜采用直接式，加速车道宜采用平行式。变速车道为双车道时，加、减速车道均应采用直接式。”因此 A 匝道分流鼻端后段匝道进入高速公路时按平行式加速车道设计，如表6.4 所示。在纬地设计中，A 匝道设计可以采用如下方法：1）采用立交平面设计方法，确定A 匝道在被交线上的桩号位置和方位角，然后开始设计其他线形；2）采用AutoCAD 画好 A 匝道的示意图，采用设计-主线平面设计图 6.10）选择交点位置并设计好相应线形数据，保存后进入立交平面设计。本例采用第二种方法进行设计，进入设计-立交平面设计时，注意将控制-线元连续勾选，随后分别设计线位 图 6.11）本例采
27、用圆 -缓-圆的卵型线组合，也可以采用二心或三心复曲线组合或单圆型组合），分别设计缓和曲线-圆曲线和缓和曲线，在圆曲线和第二缓和曲线间有2.75m 的偏置值。准备接线操作。在接线操作前，首先看 接 线 的 对象，该处接线的对象是一段圆弧，而终点接线方式主要有七种，即：不 接 线 、 圆 +缓 + 圆 卵型）、圆 +缓 +缓+圆S型）、圆 +缓 +直、直 +缓+圆、圆 +直、圆 +圆。本例选择圆+缓+圆卵型） 图 6.12），先用AutoCAD 偏移工具将接线对象偏移11.25m，将拖动的勾勾选在直线段，然后拾取偏移有圆弧注意，如是直线的话，注意拾取的方向同车道行驶的方向一致）。实施拖动操作，随
28、鼠标的移动，A 匝道的线形在不断变化，当线形合适时松开鼠标，然后测试，输入A值，本例输入A=80 ，最后点接结束接线图），保存即可图 6.13）。 A 匝道基本设计完毕，但A 匝道与 B匝道分岔的位置尚未最后确定，待B 匝道设计完后再确定。图 6.10 主线平面设计菜单图 6.11 立交平面设计菜单精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 15 页个人资料整理仅限学习使用图 6.12 接线方式图 6.13 测试及保存2）B 匝道线形设计B 匝道的设计相对简单。起点为减速车道，偏移位置为主线外侧车道的中心线位置，终点接A 匝道分岔处
29、，其偏置值如下：根据单向匝道、双向匝道与主线的标准横断面，B 匝道起终点应位于如下两偏置线上：双向匝道设计线偏置值=1.0/2+0.5+3.50/2=2.75m 主线偏置值 =2.0/2+0.5+3.75+3.75/2=7.125m B 匝道减速车道长度如表6.4 所示。在纬地设计中，选择设计-立交平面设计，采用文件控制_2注意起点方式有四种，即：两点直线、点加方位角、文件控制_1两点直线加文件控制）和文件控制_2点加方位角加文件控制）。输入分流角度，从公路路线设计规范11.3.7-3 表获知，主线设计速度80km/h，相应的减速单车道渐变率1/20，换算为0.05。随后随意取Z1主线的桩号
30、注意在拖动接线的过程中确定具体位置），文件选择相应主线设计文件本例为Z1.pm），分别设计第一段和二段线形因本例Z1主线位置为直线，因此第一段线形为直线段，第二段线形为缓和曲线如果主线为圆曲线的话，则第一段应为圆曲线，圆曲线半径取决于主线的圆曲线半径加减偏置值） 图 6.14）。但设计的线形必须满足减速车道的长度要求，从公路路线设计规范11.3.7-3 表知，单车道减速车道渐变段长度80m，变速车道长度110m，通过搜索端部的命令，可行该减速车道长度满足规范要求否，如不满足，可修改第一、二段的长度直至满足为止。考虑到线形情况，本例B 匝道圆曲线半径取 200m图 6.15）。准备接线，在接线前
31、将A 匝道接线部位的圆曲线用AutoCAD 偏移工具偏移2.50m图），因接线的对象是圆弧，本例B 匝道终点接线方式选择圆+缓+缓+圆S 型），拖动对象不用选择，即为拖动整条线形。点实时拖动操作，至适合的位置松开鼠标即可，测试，输入A=100 ，点结束接线，保存即可图 6.16）。至此B匝道设计完成。但是A、B 匝道不是在同一位置分岔，这样有必要重新调整A 匝道分岔处的位置。重新加载A 匝道线位，以 B 匝道的终点为基础，将A 匝道的 85m 圆弧部分多余的部分剪去，然后点工具-查询单元，获得圆弧剪切后的实际长度图 6.17），将实际长度复制粘贴到相应位置，计算显示，发现圆弧后偏置段发生移动，
32、删除第二缓和曲线后的线位，重新接线，勾选第二缓和曲线，选择圆+缓 +圆卵型）接线方式，拖动接线，测试，输入A=80 ，点结束接线，这样A 匝道线形重新调整完全毕，可以看到A、B 匝道在分流鼻处偏移的位置相同， A、B 匝道设计完成。图 6.14 B 匝道第一、二段线设计图 6.15 B 匝道接线方式精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 15 页个人资料整理仅限学习使用图 6.16 测试及保存图 6.17 查询单元数据当然也可以将A、B 匝道分成三匝道来设计，具体操作基本相同，在此不再叙述。3）C、D 匝道线形设计C、D 匝道设
33、计同上述操作，不再叙述。C 匝道起点自Z1主线分流，为减速车道，终点汇入A 匝道，为加速车道，其相应的偏置值如下：A 匝道设计线偏置值=1.0/2+0.5+3.50+0.5+3.50/2=6.75m 主线偏置值 =2.0/2+0.5+3.75+3.75/2=7.125m C 匝道加减速车道的长度如表6.4 所示。D 匝道自 A 匝道分流，为减速车道，终点汇入Z1主线，为加速车道，其相应的偏置值如下：A 匝道设计线偏置值=1.0/2+0.5+3.50/2=2.75m 主线偏置值 =2.0/2+0.5+2 3.75+0.5+3.50/2=11.25m D 匝道加减速车道的长度如表6.4 所示。6.
34、3.3 立交纵断面设计立交纵断面设计除克服上、下高差外，最主要的作用是处理好出入口处匝道与主线的纵坡衔接问题，匝道各段纵坡与平面线形相协调，满足交叉处桥跨、通道净空需要。1）纵横断面数据获取纵横断面数据获取有二种方法，一是从数据-纵横断面数据输入，手工输入所需要的纵断面、横断面数据，工作量大，效率低。二是利用纬地的数模功能，但需要数字地形图，速度快，效率高。在纬地设计过程中，打开数模-新数模，建立新数模。选择三维数据输入，可以选择不同的数据格式，常用的数据格式是DWG 和 DXF 格式，选择立交设计所用的三维地形图。随后进行数据预检-三角构网 -网格显示，也可以进行三角网优化和优化数模边界等操
35、作，选择数模应用获得纵断面插值和横断面插值。即可进行纵横断面设计。2）主线、被交线纵断面设计主线、被交线纵断面设计同一般路线设计方法相同。如主线、被交线是已建的公路或旧路时，可能要补测纵横断面数据，然后手工输入纬地，方法不再详述。如有数字地形图资料，方法同上述。3）匝道纵断面设计A 匝道纵断面设计相对较为复杂，主要有以下关键点：1） A 匝道起点的高程确定；2）A 匝道跨线桥的位置及高程确定；3）A 匝道与B 匝道分岔点高程的确定与处理；4） A 匝道与主线汇合的加速车道坡度的确定。1） A 匝道起点高程确定，A 匝道与被交线交于Z2K0+500，加载 Z2线位，选择工具-设计标高命令，输入交
36、点在Z2线的桩号Z2K0+500 ，则得到296.021m 的高程，此高程就是A 匝道起点的高程，在进行A 匝道纵断面设计时输入。2）跨线桥位及高程确定，按主线Z1和 A 匝道加速车道的宽度，先确定跨线桥具体位置。用工具-搜索桩号 A 匝道上相应位置的桩号。本例为AK0+489.086AK0+523.586区间。然后按节确定桥下净空，本例桥梁净空6.30m 左右。用同样的方法查A 匝道与主线Z1交点处Z1主线的高程，得到其设计高程298.973m，加上净空要求高程，即桥面高程为305.303m。设计过程中跨线桥面高程高于此高程即可。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结
37、 - - - - - - -第 10 页，共 15 页个人资料整理仅限学习使用3）确定分岔点设计高程，本例A 匝道设计分为两段，分岔处前为对向分隔双车道，分岔处后为单向单车 道 设 计 ， 在 分 岔 点 ， 设 计 线 相 应 偏 置2.75m， 因 此 在 分 岔 点 设 计 高 程 有 差 异 。 分 岔 点 的 桩 号 为AK0+697.908 ，用前述方法获得高程299.636m，此处超高率为10%，相应偏置点的高程为299.636-2.7510%=299.361m。因此纵断面设计过程中，此点有两交点，位置相同，但两高程不同，分别为299.636m 和299.361m。4）A 匝道与
38、Z1主线汇点段纵坡设计，参考节。选择工具- 点到曲线功能，求出该点对应的主线Z1的桩号，随后选择工具- 设计标高功能获取该Z1主线点的高程，用AutoCAD工具 -查询两点的距离，这时可以根据主线横坡度计算A 匝道该点的高程。得到A 匝道鼻端到加速车道终点各点的高程，然后获得其平均坡度，本例该处的平均坡度为1.896%，同时可以获得A 匝道终点的设计标高。选择工程 -设计向导设计好A 匝道的横断面、边坡、水沟和加宽方式等指标注意A 匝道有两种路面，设计指标不同，分段设计）。然后加载前期做的数模文件，获得A 匝道的纵断面插值和横断面插值数据。然后设计 -纵断面设计，即可完成A 匝道纵断面设计，保
39、存。并且布置好桥梁和涵洞的位置的类型。在数据-控制参数输入输入相应的桥、涵洞数据。设计-纵断面绘图，可获得A 匝道纵断面设计图图 6.18）。B、C、D 匝道纵断面设计方法同前述4），即可相应获得B、C、 D 匝道的纵断面设计图，在此不再详述。图 6.18 某互通立交A 匝道纵断面设计图6.3.4 立交端部及横断面设计立交端部设计是很重要的内容，前两节平面设计和纵断面设计涉及端部设计的内容，本节详细探讨端部设计的基本方法。1）端部设计支距文件查公路路线设计规范11.3.7-3 表可知，端部小鼻端位置，为给误行车辆提供返回余地，行车道边缘硬路肩有一定加宽，本例主线Z1线硬路肩可加宽至3.0m，
40、A 匝道硬路肩可加宽至3.0m，其它 A、B、C、D匝道与 Z1主线分流或汇入位置可加宽0.8m，而 A 匝道与 C、D 匝道汇流和分流位置可加宽0.7m。本例立交各端位支距表 表 6.5）表 6.5 各端部支距值端部位置小鼻端 R=0.6m ）大鼻端 R=1.0m）Z1-A D1=2.0/2+0.5+7.5+3=12 D2=3.5/2+1+0.8=3.55 D1=2.0/2+0.5+7.5+2.5+0.75=12.25 D2=3.5/2+0.5+1+0.75=3.50 Z1-B D1=2.0/2+0.5+7.5+3=12 D2=3.5/2+1+0.8=3.55 D1=2.0/2+0.5+7.
41、5+2.5+0.75=12.25 D2=3.5/2+0.5+1+0.75=3.50 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 15 页个人资料整理仅限学习使用Z1-C D1=2.0/2+0.5+7.5+3=12 D2=3.5/2+1+0.8=3.55 D1=2.0/2+0.5+7.5+2.5+0.75=12.25 D2=3.5/2+0.5+1+0.75=3.50 Z1-D D1=2.0/2+0.5+7.5+3=12 D2=3.5/2+1+0.8=3.55 D1=2.0/2+0.5+7.5+2.5+0.75=12.25 D2=3.
42、5/2+0.5+1+0.75=3.50 A-B D1=3.5/2+1=2.75 D2=3.5/+1=2.75 D1=3.5/2+1+0.75=3.5 D2=3.5/2+1+0.75=3.5 A-C D1=1.0/2+0.5+3.5+3.0=7.5 D2=3.5/2+1+0.7=3.45 D1=1.0/2+0.5+3.5+2.5+0.75=7.75 D2=3.5/2+1+0.75=3.5 A-D D1=1.0/2+0.5+3.5+3.0=7.5 D2=3.5/2+1+0.7=3.45 D1=1.0/2+0.5+3.5+2.5+0.75=7.75 D2=3.5/2+1+0.75=3.5 选择工具
43、-搜索端部，填入相应的值，并选择邻近的匝道文件，搜索标注。按F2 或获得大小鼻端的桩号如表 6.6 所示。图 6.19 小鼻端2）主线宽度文件修改以 Z1-B 端部设计为例进行设计并修改宽度文件如下：1）选择工具 -点到曲线，获得B 匝道起点对Z1主线的桩号，本例相应的桩号为K86+780.816 。然后选择工程 -数据编辑器选取Z1的宽度文件，D：2018Z1.wid ，如图 6.20 所示。2）本宽度文件内数据每二段为一组，详细请看软件帮助文件，首先修改第一段，B 匝道位于Z1主线的右侧，第一段为Z1主线的起点至B 匝道的起点，即K86+700K86+780.816 ，该段线宽度没有变化，
44、如图6.21。表 6.6 各大小鼻端的桩号表端部位置小鼻端 R=0.6m）大鼻端 R=1.0m）Z1-A K87+226.715；AK0+884.536 K87+223.269；AK0+881.233 Z1-B K86+972.232；BK0+191.412 K86+999.750；BK0+218.660 Z1-C K87+502.058；CK0+194.418 K87+487.834；CK0+208.843 Z1-D K87+153.032；DK0+415.971 K87+158.023；DK0+411.013 A-B AK0+732.084；BK0+456.855 AK0+746.642；
45、BK0+441.054 A-C AK0+362.564；CK0+443.828 AK0+368.813；CK0+437.653 A-D AK0+291.343；DK0+155.323 AK0+300.982；DK0+164.912 3）第二段为B 匝道的起点到小鼻端位置，也就是减速车道渐变段和减速段的位置，道路的宽度发生变化，将第四列的数据分别改为1 和 0，然后在第7 列位置引入B 匝道的工程文件，供绘制连接部图时计算用。4）第三段为小鼻端到大鼻端间，这两组数据就是将小鼻端的硬路肩宽度改为3.0m，同时将小鼻端和大鼻端位置的土路肩宽度修改为0m。5）第四段为大鼻端以后地段，该段路面宽度文件不
46、必修改，这样可完成Z1-B 端部文件修改。6）采用同样的方法修改B 匝道在该端部的宽度文件图 6.22）。点绘图 -绘制连接部图，得到图6.23。7）采用前述方法可以完成该立交其他端部的设计和宽度文件的修改。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 15 页个人资料整理仅限学习使用图 6.20 Z1宽度文件图 6.21 Z1端宽度文件修改Z1-B）2）横断面设计横断面设计相对简单，在本节前面我们设计好主线、被交线和各匝道的横断面形式，此处设计俗称“戴帽子”，横断面的边坡和边沟在设计向导时设计，同时桥涵和挡土墙可以通过控制参数输入
47、来定义。同前一节，利用数模获得主线、被交线和各匝道的横断面插值。下面简单介绍如下：1）路基设计计算。2）横断面设计绘图，将相应的选项选择即可。3）横断面设计成果。图6.24 所示。4）可以进行分离式路基设计。图 6.22 B 端部文件修改 Z1-B）图 6.23 Z1-B 端部图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 15 页个人资料整理仅限学习使用图 6.24 横断面设计图6.3.5 立交设计部分图表1）连接部图和连接部高程数据图1）打开纬地，分别加载设计文件，显示线形；2）要手工分图，必须安装Express Tools 工
48、具，虽然安装Express Tools 工具，但CAD 不能完全加载，从 CAD- 工具 -加载应用程序，加载Express目录里面所有程序；3）选择扩展 -平面分图处理，按要求预处理分幅。对连接部设计图进行编号，并在相应的位置加入编号；4）绘制连接部图，选择绘图-绘制连接部图。注意分段绘制；5）预分幅分图，随后裁图；6）对图形进行修改，随后对图进行必要的修整即可图 6.25）。按上述方法可以获得连接部高程数据图图 6.26）2）路基设计表路基设计表如图6.27 3）路基土石方数量表路基土石方数量表如图6.28 4）线位数据图线位数据图主要内容为立交主线、被交线及各匝道的线形特征，立交主线、被
49、交线及各匝道的主点坐标表。图 6.29 所示5）立交总体布置图立交总体布置图主要内容包括：立交总体布置、边坡、桥涵洞的位置，立交端部的变化和边沟排水沟线等内容。绘制方法：进入纬地，选择绘图-绘制总体布置图，随后修改即可。图6.30 所示。习题与思考题1.试述计算机辅助设计在道路设计中的应用。2.简述平交口设计方法。3.简述立交纵断面设计的方法。4.简述立交连接部图设计方法。5、试述主线、被交线平面设计的方法。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 15 页个人资料整理仅限学习使用图 6.25 立交连接部图图 6.26 立交连接部高程数据图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 15 页