趙錦程，郝永志

(新疆維吾爾自治區(qū)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，烏魯木齊　830000)

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AutoCAD Civil 3D在新疆某工程進(jìn)場(chǎng)道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

趙錦程，郝永志

(新疆維吾爾自治區(qū)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，烏魯木齊830000)

摘要：以新疆某工程進(jìn)場(chǎng)道路建模為例，從地形曲面生成，道路平、縱、橫斷面布置，道路裝配，道路模型，道路模型曲面，土方工程量計(jì)算等方面介紹了Civil 3D在道路建模方面的應(yīng)用。AutoCAD Civil 3D在道路建模中的應(yīng)用，使設(shè)計(jì)人員能夠更加準(zhǔn)確地布置道路路線，提高工作效率。關(guān)鍵詞：Civil 3D；道路工程；三維建模

1軟件簡(jiǎn)介

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，道路三維設(shè)計(jì)已成為道路設(shè)計(jì)必然的發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)AutoCAD Civil 3D軟件對(duì)道路的三維建模，設(shè)計(jì)人員不僅可獲得真實(shí)的效果圖，還可快速對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比選、對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)、檢測(cè)設(shè)計(jì)線路是否合理、與周?chē)h(huán)境和景觀是否協(xié)調(diào)等[1]，從而使設(shè)計(jì)人員輕松、高效地獲得更加科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案及成果[2-15]。

2工程概況

新疆某長(zhǎng)距離輸水隧洞工程規(guī)模為大(1)型工程，其主要建筑物為1級(jí)，次要建筑物為3級(jí)，臨時(shí)建筑物為4級(jí)；1號(hào)支洞口位于主洞樁號(hào)50 km處，現(xiàn)需修一條R1道路，連接原山區(qū)道路，滿足該支洞工程鋼材、水泥、設(shè)備及生活物資等的交通運(yùn)輸。根據(jù)工程需要，道路按三級(jí)道路設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)速30 km/h。道路路基寬度7.5 m，行車(chē)道寬6.5 m，路肩寬2×0.5 m。填方路基邊坡取1∶1.5，挖方邊坡土方取1∶1，石方取1∶0.5。

3Civil 3D在道路工程中的應(yīng)用

3.1創(chuàng)建原始地形曲面

Civil 3D提供了利用包含高程點(diǎn)、等高線、地形特征線、邊界等源數(shù)據(jù)文件來(lái)創(chuàng)建地形曲面。實(shí)際工程中通?？赏ㄟ^(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量或航拍等測(cè)量手段來(lái)獲得高程點(diǎn)或等高線等原始地形數(shù)據(jù)，本文利用Civil 3D中的“等高線”來(lái)創(chuàng)建原始地形曲面。具體創(chuàng)建方法：選擇常用→工具空間→瀏覽→曲面，在曲面上單擊鼠標(biāo)右鍵，執(zhí)行創(chuàng)建曲面，即可完成一個(gè)新曲面的創(chuàng)建。生成曲面后可通過(guò)三維觀察進(jìn)行器查看，發(fā)現(xiàn)異常點(diǎn)可以通過(guò)“曲面特性”中的“定義”排除異常點(diǎn)。

3.2創(chuàng)建道路路線

Civil 3D提供了多種創(chuàng)建道路路線的方法，如：從多段線創(chuàng)建、導(dǎo)線法、線元法等。本工程采用導(dǎo)線法創(chuàng)建道路路線。在“路線”選項(xiàng)卡中執(zhí)行從“布局創(chuàng)建路線”，根據(jù)山區(qū)地形條件，設(shè)置道路路線走勢(shì)及轉(zhuǎn)彎半徑等設(shè)計(jì)參數(shù)。

3.3創(chuàng)建道路縱斷面圖

縱斷面設(shè)計(jì)是道路設(shè)計(jì)比較關(guān)鍵的一個(gè)步驟，其合理與否將直接影響工程土方量的大小及車(chē)輛通行的安全，首先通過(guò)“縱斷面”選項(xiàng)卡中的從布局創(chuàng)建縱斷面生成原始地形縱斷面及縱斷面圖，然后根據(jù)原始地形縱斷面，按照“平包縱”的設(shè)計(jì)原則，根據(jù)道路等級(jí)及行駛車(chē)速等確定道路縱曲線、縱坡等設(shè)計(jì)參數(shù)。本工程道路縱斷面布置如圖1所示(由于篇幅和圖片清晰度限制，只截取K0+000 m～K0+700 m樁號(hào)范圍內(nèi)的縱斷面數(shù)據(jù))。

圖2　工程道路縱斷面布置圖　　單位：m

3.4創(chuàng)建道路裝配

Civil 3D中提供了一種全新的創(chuàng)建道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面的方法，即“搭積木(積木指的是部件如路面、路肩、邊坡、邊溝等)”方法，所有的設(shè)計(jì)要素就像搭積木一樣組成標(biāo)準(zhǔn)道路橫斷面。Civil 3D提供了豐富的部件集合，用戶可以通過(guò)快捷鍵Ctrl +3調(diào)出工具選項(xiàng)板，對(duì)裝配進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。本工程根據(jù)設(shè)計(jì)路基、路面、路肩，道路橫坡、路肩橫坡、填挖方邊坡通過(guò)道路選項(xiàng)卡中的“創(chuàng)建裝配”創(chuàng)建出本工程所需標(biāo)準(zhǔn)橫斷面。如圖2所示。

3.5創(chuàng)建道路

在完成道路平面、縱斷面及道路裝配的設(shè)計(jì)后即可進(jìn)行道路的創(chuàng)建。道路選項(xiàng)卡中的“創(chuàng)建道路”，在彈出的創(chuàng)建窗口中選擇該道路對(duì)應(yīng)的路線、縱斷面、裝配、原始地形曲面即可生成道路模型。此時(shí)的道路模型只是由線條組成的道路模型骨架，并沒(méi)有形成一個(gè)有形的曲面，而在Civil 3D工程量的計(jì)算中需要通過(guò)道路曲面及原始地形曲面的一個(gè)比對(duì)才能完成工程量的計(jì)算，因此，需通過(guò)道路特性中曲面選項(xiàng)卡添加道路曲面，從而生成道路模型曲面。本工程道路模型曲面如圖3所示。從圖3中可以看出，在地形變化較大區(qū)域，道路開(kāi)挖邊坡與山體形成一條開(kāi)挖線，道路曲面與地形曲面結(jié)合較好，滿足后期工程量計(jì)算要求，軟件計(jì)算的挖填方量較準(zhǔn)確。

3.6土方工程量計(jì)算及方案比選

在創(chuàng)建完道路模型曲面后可對(duì)道路的工程量進(jìn)行計(jì)算。首先通過(guò)橫斷面選項(xiàng)卡中的創(chuàng)建采樣線創(chuàng)建出多個(gè)道路模型的橫斷面采樣線。其次通過(guò)橫斷面選項(xiàng)卡中的提取材質(zhì)設(shè)置對(duì)應(yīng)的原始地形曲面及道路模型曲面，最后通過(guò)橫斷面選項(xiàng)卡中添加總體積表即可完成土方工程量的計(jì)算。

為了體現(xiàn)Civil 3D在方案比較方面的優(yōu)勢(shì)，本文假定將原道路路線設(shè)計(jì)為方案1，原道路路線生成的工程量見(jiàn)表1，通過(guò)添加一條新的道路路線(該路線位于原道路左側(cè)20 m)將該路線定義為方案2，對(duì)這2條路線進(jìn)行方案比選。首先，通過(guò)提取原道路中心線，將方案1的道路中心線向原道路路線左側(cè)偏移20 m，在原地形曲面的基礎(chǔ)上重復(fù)道路路線、道路縱、橫斷面及道路模型、道路模型曲面的設(shè)計(jì)，最終生成方案2的土方工程量,見(jiàn)表2。由此可以看出，通過(guò)Civil 3D不僅可從宏觀上觀察這2個(gè)方案的土方開(kāi)挖情況，還可非常精細(xì)地對(duì)這2個(gè)方案進(jìn)行量化對(duì)比，從而可以非常迅速的完成道路方案比選的過(guò)程。

圖3　工程道路路裝配模型圖

里程/m挖方面積/m2填方面積/m2挖方體積/m3填方體積/m3累計(jì)挖方體積/m3累積填方體積/m3凈體積/m315+92.190.009.932.3361.0710116.433017.347099.0816+00.000.0016.800.00107.2110116.433124.556991.8816+03.030.0021.580.0062.2410116.433186.796929.6416+50.000.0019.500.00964.8610116.434151.655964.7816+75.280.000.5712.19253.7210128.614405.375723.25

表2　方案2土方工程量表

4結(jié)語(yǔ)

本文以新疆某工程進(jìn)場(chǎng)道路為例，介紹了Civil 3D從原始地形曲面創(chuàng)建、道路平面、道路縱斷面、道路裝配、道路模型、道路模型曲面、土方工程量的計(jì)算等方面在道路工程方面的應(yīng)用，Civil 3D不僅有極好的圖形展示能力，而且還可提高道路工程設(shè)計(jì)的效率和產(chǎn)品質(zhì)量，通過(guò)該軟件的應(yīng)用，筆者總結(jié)了

Civil 3D主要有以下幾方面的優(yōu)勢(shì)：

(1) Civil 3D的曲面查看功能使設(shè)計(jì)人員能夠?qū)χ車(chē)匦螚l件有個(gè)直觀立體的認(rèn)識(shí)，使設(shè)計(jì)人員能夠更加準(zhǔn)確地對(duì)道路路線進(jìn)行布置。

(2) Civil 3D具有極強(qiáng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)功能，這使設(shè)計(jì)人員能方便進(jìn)行方案比較，提高了設(shè)計(jì)人員工作效率。

(3) Civil 3D在進(jìn)行土方工程量計(jì)算時(shí)，其計(jì)算精度、速度明顯優(yōu)于其他同類(lèi)軟件[5]。并且還能快速地進(jìn)行方案比較。

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Application of AutoCAD Civil 3D in Design of Access Road of a Project in Xinjiang

ZHAO Jincheng, HAO Yongzhi

(Xinjiang Water Resources and Hydropower Investigation Design and Research Institute, Urumqi830000，China)

Abstract:Application of AutoCAD Civil 3D in road modeling is described in terms of formation of topographic curved surface, arrangement of road plane, longitudinal section and cross section, road configuration; road model, road model curved surface, and earth work quantity with a case of the road modeling of access road of a project in Xinjiang. Application of AutoCAD Civil 3D in the road modeling allows designers to exactly arrange road alignment and improve their work efficiency.Key words:Civil 3D; road works; 3D modeling

文章編號(hào)：1006—2610(2016)03—0082—03

收稿日期：2016-03-24

作者簡(jiǎn)介：趙錦程(1986- )，男，陜西省西安市人，工程師，從事水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究工作.

中圖分類(lèi)號(hào)：TP399;TV672

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1006-2610.2016.03.022