维地横断面详细设计手册0924Word文件下载.docx

1、5.3 逐桩坐标表 445.4 绘制横断面表和超高列表 445.5 土方计算表 446 结束语 45附录： 1公式语法中的常用函数472 横断面绘图模板关键字483 纵断面绘图模板关键字51横断面详细设计程序用户手册1前 言我国公路工程计算机辅助设计技术（以下简称公路CAD技术）的发展已经约有半个世纪时间了，随着我国大规模基础建设的步伐，公路几何设计CAD软件和技术也取得了长足的发展，经历了从甩掉图板阶段，到交互式设计阶段，目前正在向集成化、协同化和智能化阶段和方向发展。虽然我国公路CAD技术的发展起步晚于西方欧美等发达国家，但是改革开发以来，我国在世界范围内日渐增多的大规模公路尤其高速公路建

2、设的需求成为公路CAD技术及相关技术发展的最大的推动力。目前我国公路CAD技术总体上已经赶超国际先进水平。1.1 公路CAD技术新的发展和需求（1）国际化通用性需求对于公路及相关土木工程的勘测设计任务，虽然基础的理论和方法是基本相同的，但是受到各国和地区文化、习惯等方面因素的影响，各国和地区公路勘测设计的习惯和表达方式有着很大的差异，当然语言方面的不同和差异则是首要默认存在的。也正是上述原因，公路CAD技术和软件的应用在国际范围内也存在明显的地域化特点。以美国Bentley工程软件公司为例，其旗下通过收购方式拥有的道路设计软件产品达4种以上，而这些产品原本分属于不同的国家和地区。同时，设计习惯

3、和表达方式方面的差异也正是许多国外的公路CAD软件和技术在中国进行发展时遇到的首要困难，也就是所谓的汉化和本地化问题。近年来，随着我国众多海外国际公路建设项目的承担和执行，国内的勘测设计企业在这些项目中也与世界各国的勘测设计企业进行了面对面的交锋。国内勘测设计企业是否能在国际工程舞台站稳脚跟并取得胜利，也对国产公路CAD技术的发展也提出了新的更高的需求。（2）易用性与开放性兼顾的需求作为工程计算机辅助设计（CAD）软件的使用者，道路工程师通常对CAD软件的期望和要求是非常高的。一方面，工程师要求CAD软件系统应用简便、具有很高的自动化程度；另一方面，对于工程项目中出现的非常规性的问题和需求，又

4、希望CAD软件具备一定的开放性，能够通过自由定制（或者二次开发）的方式来自主解决一些特殊的、偶然遇到的问题。这两方面的需求在公路路基横断面详细设计方面表现得尤为突出，工程师既希望CAD软件能够高效进行自动化设计，同时又希望针对不同的路基形式变化、地形、地质、低下水位变化等因素可以进行非常规的灵活性设计。从上述第一方面的要求出发，提高软件的易用性和自动化程度，就要求在软件中必须将工程中的许多问题进行分析和归类，按照一般的设计流程将其中可能存在的选项或可能性进行规范简化，简单的按钮点击之后就可以得到直接打印满足要求的图纸成果了。自动化程度高的软件的极致状态就像固化的工厂生产流水线，每一个环节都是不

5、可修改和变更的，显然很难具备对非常规问题和偶然出现的需求的适用性了。例如：对于近些年才较多出现的旧路改扩建、分离式路基等需求，就是一些早期公路CAD软件在开发时就没有考虑到的情况。而提高软件系统的开放性和适用性，则要求不能固化设计流程、兼顾到所有可能的选择条件，为每一种可能的选项提供完成设计的途径。为了满足后一种需求，有些软件甚至提供一套编程语言，把部分编程工作交给工程设计人员自主去完成，以达到满足多种需求和考虑多种习惯的目标。但是，编程对于设计人员的要求就非同一般了，不是所有工程设计人员都具备编程基础和条件的。而这样，自然使得CAD软件应用的门槛就非常高了。所以，公路CAD系统是应用性的计算

6、机软件解决方案，其研究开发的一个关键点和困难就是如何兼顾上述切实存在的但却似乎对立冲突的两种需求。1.2 智能模板设计技术的研究与开发为了彻底解决工程师对公路CAD技术在易用性、自动化和开放性、适用性方面的需求与矛盾，同时为了满足国外工程项目勘测设计任务的迫切需要，纬地软件首次提出了“智能模板设计技术”的构想和思路（即本手册中介绍的横断面详细设计程序的主要研发技术），并结合某国外项目以及中交第一公路勘察设计研究院承担的其他国际公路勘测设计项目开发完成并成功应用。智能模板设计技术主要包括两部分：即模板设计技术和模板绘图技术。1.2.1 模板设计技术在公路CAD中开发和定义各类横断面组件，工程师根

7、据系统定义的各种横断面组件，以图形化自定义的方式拼装组成标准横断面设计模板（类似于我们通常设计中的标准横断面或者典型横断面），并指定每一种标准横断面模板的适用范围（桩号区间），系统根据设计模板自动进行横断面戴帽子设计，包括路基设计（含超高加宽设计）、填挖方边坡设计、清表设置计算、挖台阶设计、边沟排水沟设计、土石方工程量计算等等。系统能够依据标准横断面模板进行横断面设计的核心在于专门为每一个组件开发了可定义的属性功能。这些属性功能使得用户可以通过模板组件来描述某一区间横断面路幅型式的复杂变化。对于任一段边坡组件，其可定义属性中包括其上面衔接的是哪一个组件，可能是边坡组件也可能是路肩组件；其下面衔

8、接的是哪一个组件，可能是边坡组件、可能是护坡道组件、也可能是排水沟组件等。对于这一边坡组件，还有其设置条件、坡率、坡高、上下是否进行弧线处理、是否需要砌护、砌护的厚度和材料等等。标准横断面设计模板及其组成参见下图。横断面设计模版样例与组成1.2.2 模板绘图技术由工程师直接以CAD图形的方式先绘制横断面图纸的成果样图，然后使用系统提供的定义功能为每一个图形元素指定其对应的关键字，这样便定义完成了横断面绘图模板。系统根据该样式图（模板）再“依葫芦画瓢”的自动绘制输出横断面设计图纸。系统开发的关键字覆盖了所有可能在横断面图纸中出现的每一中元素，从桩号、路基各组成部分的标高、边坡坡率、边沟尺寸、砌护

9、厚度、到图纸的编码、页码、设计复核人等。系统是完全参照横断面绘图模板来绘图的，从每一个图形元素的线型、颜色、图层到宽度，从每一个标准元素的字体样式、字体高度、颜色、图层、标注位置到其采用的是何种语言（文字）。模板设计技术同样适用于路线平面图纸、纵断面图纸以及其他设计成果等。1.2.3 智能模板设计技术的优势和特点1）支持任意型式的横断面路幅组成及其频繁变化横断面设计模版支持从高速公路到等外级公路的各种路幅型式和宽度变化，支持整体式与分离式断面，支持城市道路多块板断面，支持同一项目不同路幅宽度及组成的多次变换；同时，还支持多极填挖方边坡变换，支持折线与弧线型边坡，支持矩形、梯形及浅碟型边沟与排水

10、沟，支持路基结构层与垫层等的频繁变换等。2）支持各种设计习惯和要求的设计成果表达形式（包括平、纵、横等相关图纸成果）模版绘图技术是依据自定义模版来绘图的，对于平纵横等相关图纸成果均适用，所以任意用户定义的图纸成果形式均可实现良好支持。3）支持多种语言文字的设计成果（图表）同样模版所采用的语言（文字）种类，也就决定了最终图纸成果的种类。目前，我们已经结合项目采用过的语言种类有：中文、英文、法文等。4）采用设计与绘图分离的设计流程，设计变更和修改更加灵活方便早前公路CAD采用的设计与绘图一体化的方式便于快速固化模式的设计，但对于频繁的变更和修改存在一定的局限性。在模版设计技术中采用了设计与绘图分开

11、的设计流程，使得设计者对断面的每一处、每一次修改都会被系统保存下来。这样，无论项目变更和修改过多少人次，最后一次输出的成果均会是继承了此前所有修改过的内容的最终版本了。5）具有很强的通用性和扩展性对于设计中遇到的非常规的、以往只有通过二次开发或者源代码的修改才可能实现的功能需求，在模板设计技术中只需要简单的模板定制就可实现了，其适用性是非常广泛地。基于模板设计技术的公路CAD解决方案，经过一些改进，完全可支持轨道工程设计、渠道设计等任务，可拓展应用与轨道交通、水利等领域。智能模板设计技术流程图1.2.4 提高模板设计技术易用性和模板自定义的效率应用智能模板设计技术进行公路几何设计与目前公路CA

12、D中易用的菜单加选项的方式有所不同，用户在应用时可能需要结合项目具体需要自行定义设计模板和绘图模板。毋庸置疑，CAD软件应用的难度自然是有所增加了。但是，从上文中所述及的智能模板设计技术的特点和优势可以看出，公路CAD的通用性、开放性和适应性有了质的飞跃和提高。而与一些软件提供二次开发语言，要求设计工程师自主进行二次开发才能实际应用相比较，模板设计技术的易用性却仍然是非常高的了。毕竟不需要应用者学习和掌握开发语言，不论是设计模板还是绘图模板，其根本也只不过是一张CAD形式的直观的图形而已，而不是一段计算机编程语言代码。为了解决模板设计技术的易用性和模板自定义的难度，纬地软件还在模板技术的基础上

13、开发了一系列自动生成模板和模板复制编辑的细节功能，使得模板自定义的难度降低了、效率大幅度提高了。尤其是模板的复制和修改功能，使得其他项目、其他设计人员定义的模板可以灵活地被再次应用和修改。模板的获取方式如下：1）标准横断面模板（设计模板）的自定义方式A.手工自定义设计模板；B.系统在横断面设计之初，根据项目的属性自动建立模板；C.在系统自动生成的模板进行修改而获得；D.对已有模板的相互复制并修改获得；E.从其他项目中复制模板并修改获得。2）横断面绘图模板（绘图模板）的自定义方式A.手工自定义绘图模板；B.系统自带符合不同地区和国家的设计习惯、要求的绘图模板；C.对系统自带的绘图模板进行修改获得

14、；D.从其他项目中复制模板并修改获得。通过以上模板的获取方式我们可以看到，虽然不论是横断面设计模板还是绘图模板，似乎其首次完全手工编辑建立是相对较为复杂些的。但是系统提供的模板的多种获取方式、以及完全图形化的模板修改方式，使得实际上模板的建立的过程是非常快捷的。对于常规的公路设计项目，用户需要做的只是在已有的模板之中进行选择而已。1.3 应用智能模板技术应注意的问题（1）为了兼顾既有纬地软件的所有功能，在新的横断面设计功能几乎是独立于原纬地横断面设计绘图功能之外的。即用户可以按照原有流程完成设计、也可以按照新增的横断面设计功能完成国外项目所需要的所有设计。（2）原有的横断面设计直接依据的是项目

15、的平纵设计数据、路基设计和控制参数数据；而新的横断面设计功能直接依据的是平纵设计数据、路基设计数据和标准横断面（设计）模板，出图依据的是横断面绘图模板。在新横断面设计功能中控制参数数据仅是快速建立标准横断面模板，进而是对其进行定制的依据。新的横断面设计功能没有直接采用控制参数数据进行设计的原因是，国外项目所需要的横断面设计的复杂变化程度，是无法仅通过分段的控制数据来一一实现。而且，新的横断面将具有非常大的用户自定义空间，可以满足各种变化需要。（3）标准横断面模板中已经包含很多智能化自动识别的功能，即包括填挖方变化、边坡分级变化等。这样实际项目中并非需要定制很多标准横断面。再者，首次定制标准横断

16、面对于不熟悉的工程师似乎显得复杂和困难，但是随后的定制过程会非常方便（何况我们已经为国外项目定制了基本的模板了）。因为可以通过对既有标准横断面模板的复制、粘贴、平移等功能和外加少量的修改编辑就很方便很快捷的实现了。简单的说，就是“一个帽子可以适用很多情况的”。（4）本次专门增加了横断面设计预览功能，即用户在编辑和定制标准横断面模板完成之后，马上通过预览功能来逐一浏览该区域横断面戴帽子后的实际情况。预览的图形结果与设计的结果是完全相同的，只是未绘制横断面图纸和标注出来而已。2设计方法和流程2.1 常规的横断面设计步骤（原纬地应用步骤）（1） 平、纵断面设计（2） 利用设计向导生成宽度、超高、参数

17、控制文件（3） 路基设计计算（4） 横断面设计（5） 修改、绘制横断面设计图（6） 计算土方工程数量表.2.2 详细横断面设计步骤在进行上述特定路面、边坡、边沟设计中对上述设计步骤进行以下三部分调整和修改：首先：在上述步骤 （2）的控制参数文件（.CTR）增加输入一般路段的弧形边坡、柔性边沟的设计数据。即包括：标准横断面、填方边坡、挖方边坡、边沟、排水沟、截水沟、清表、路槽、用地宽共9部分数据进行修改。其次：对于（4）即横断面设计时，先根据（.CTR）中不同段落对应的典型横断面进行标准横断面（设计）模板的定制和横断面绘图模板的定制。在不同路段标准横断面（设计）模板的定制时可设计不同的路面结构，

18、包括：不同结构层的厚度、坡度、附加宽度（不支持负值）、面积等，同时也可对本路段的填挖方边坡、边沟、排水沟、截水沟、清表、路槽、用地界进行修改。当每一段的标准横断面定制完成后，再进行横断面绘图模板的定制，即出图样式的定制。我们已经按照几个国外项目的要求建立了一般绘图模板（随软件一并提供了），设计者可直接调用出图既可，若有需要可重新定制或在此模板基础上进行修改。最后：绘制路基逐桩横断面图，之后计算相应土方工程数量表等。设计流程如图1-2所示。3详细横断面设计点击菜单纬地系统设计横断面设计，进行横断面详细设计。其设计流程进行：根据设计参数文件（*.ctr）生成标准横断面图 标准横断面的修改 横断面戴

19、帽子 利用横断面绘图模板批量绘图。3.1 设计参数控制文件（.CTR）输入（1）打开项目文件；（2）设计参数控制文件（.CTR）文件修改；边沟输入方式：浅蝶式边沟输入方式：增加两组数据 -4 0.5，2 0.5（例）；弧形边沟输入方式：-1 0.5，0 0，1 0.5（例）；半圆管边沟输入方式：-9999 0.5，0 0，0 1，0 0，9999 0.5（例）；矩形、梯形边沟输入方式见“系统纬地在线帮助”。弧形边坡输入方式：填方起点增加一组数据： 0.0 0.5 0.0，-1.5 0.0 8.0挖方终点增加一组数据：0.75 0.0 8.0，0.0 3.0 0.0其中0.5、3.0表示弧的T长

20、。注意输入清表和路槽数据。3.2 程序主要功能点击菜单：设计横断面设计，程序弹出“纬地横断面工具”工具栏，如图：，工具栏上共有八个工具，依次是：自动绘制标准横断面、显示填方、显示挖方、编辑部件、结束部件编辑、横断面预览、横断面戴帽、绘制横断面图。请注意：用户在关闭窗口左侧“纬地横断面设计”栏退出该项目横断面设计时，程序会提示“标准横断面数据或横断面数据已经更改是否保存？”， 用户可根据提示要求“保存”或“放弃”当前数据。而在一般情况下，对标准横断面或逐桩横断面进行编辑修改后，应及时进行“保存项目”的操作， 这样当前数据将被保存在项目管理器中的标准断面或断面设计文件中。1） 自动绘制标准横断面菜

21、单：设计横断面设计自动生成标准横断面命令：BZDM即自动绘制横断面设计模板。根据设计参数控制数据文件中的填方边坡、挖方边坡、边沟、排水沟、截水沟、清表、路槽、用地宽自动绘制标准横断面模板。在此状态下，利用 “标准横断面特性”窗口的 “参数”栏对整个标准横断面进行修改，见图20所示。“终止桩号”即每一标准横断面模板带有一个桩号属性，该桩号属性表示本桩号之前的横断面按照此标准横断面进行设计；“左、右矮路基高” 用户输入左右侧填方路基的临界高度数值，用以控制当路基边缘填方高度小于临界高度时，结构层和垫层的处理可以按照挖方路段设计，和我们国内的反开挖路基相似。“基准高程取整”用来定位绘图模板的基准高程

22、点；“基准高程预留”用来定位标准横断面与图框的相对高度；图20 标准横断面设计参数栏“显示”用户可自由切换本标准横断面的填方和挖方形式；“自动使用比例”该栏中已定义多种绘图比例，用户可根据自身需求自由添加或删除比例值，最终绘出的逐桩横断面设计图即根据地面资料和定制标准横断面自动生成上面选定比例的详图。定义断面土方的计算原则，利用 “标准横断面特性”窗口的 “面积”栏对整个标准横断面进行设置。 “面积起算线起于”：用户可选择从哪一层开始计算土方数量。可选择从垫层、结构层1、结构层2、结构层3或路基算起； “包含排水沟面积”：用户可选择“是”即计入排水沟土方面积，或选择“否”即不计入排水沟土方面积

23、；“填方增加清表面积”、“挖方扣除清表面积” 用户可根据设计需求选择“是”或 “否”来选择土方的计入原则。断面设计、修改数据的保存。程序自动将生成的标准断面写入项目管理器中的“标准断面文件”，这样每次打开项目文件可以生成上次的标准断面，而不再需要保存成*.dwg文件，每次设计和出图不再需要调用图形的标准断面。同时在屏幕左侧栏目中添加了“标准横断面”树状桩号表，可以方便地对多个标准断面进行切换显示和修改。除了上述常规方式，即利用“自动绘制标准横断面BZDM”命令，根据设计参数文件（*.ctr）生成标准横断面图外，还可以采取图形*.dwg文件和从其它应有的标准模板上拷贝需要的部分部件来得到设计模板

24、。2） 填方显示设计横断面设计显示填方EDIT_TF鼠标点选或框选多个标准横断面的桩号或路基中心线可切换成断面的填方形式。（对于单个横断面也可采用CAD“特性”窗口的参数“显示”栏来切换）3） 挖方切换设计横断面设计显示挖方EDIT_WF可批量选择多个标准横断面同时切换成挖方的形式。4）部件的编辑设计横断面设计编辑部件EHDM_I其中包括：各结构层的宽度、厚度、附件宽度和坡度；设计边坡的坡率、临界坡高、控制坡高和平台宽度、坡度的修改；排水沟、边沟的沟形尺寸和沟深控制；护坡道和碎落台的宽度、坡度、挡水堰尺寸和高度控制；砌护的厚度和坡度；用地界宽度、清表的厚度及宽度等。利用该命令点击上述部件，被选

25、中的部件会显示成灰白色，每个部件的组成均分散，可分别修改。5）结束部件编辑设计横断面设计结束部件编辑 EHDM_E结束部件各组成部分分别设置功能，每个部件集合成特殊实体。此状态下，也可利用“特性”窗口的“参数”栏对整个部件进行一定的修改。6）断面设置预览功能设计横断面设计横断面预览HDM_PREV利用此命令点击某一标准横断面桩号，可预览到该桩号以前所有利用本标准横断面设计出的断面，这样一方面可以预检测标准横断面对于该路段是否合适，若不合适可用“4”“5”功能修改断面或将路段分段再增加不同的标准横断面；另一方面也有设计横断面出图前的检查功能。7）横断面戴帽子设计横断面设计横断面戴帽子_HDM_C

26、AL利用命令菜单“自动绘制标准横断面”、“编辑部件”和“结束部件编辑”生成或修改标准横断面相应参数设置完成后，进行横断面地面线的戴帽子设计，程序将自动将设计成果保存到项目管理器中的“断面设计文件”。并在屏幕左侧栏目中添加“横断面”树状桩号表，设计断面按桩号进行排序，分别按公里、百米、各桩进行分阶管理。同时方便地对每个横断面进行查询和修改。注意：横断面戴帽子之前须进行路基设计计算，逐桩带帽子的路基各组成宽度是从路基设计文件（*.lj）中读取的。 横断面戴帽子后的设计逐桩断面的修改可以通过“编辑部件 EHDM_I”和“结束编辑部件EHDM_E”来进行，对于一些简单的修改也可用部件的“属性”栏中“参

27、数”进行修改。当对逐个断面修改完成，应立刻利用“保存项目”命令对修改的标准横断面数据或横断面设计数据进行保存，也可以在退出横断面设计时，根据程序提示“是否要保存设计修改数据”再将数据保存到项目管理器中的“断面设计文件” （该文件是二进制文件，用户是打不开的），出图时系统将按照修改后的设计文件绘制。在修改某一断面时，利用上述命令几乎可以对除地面线外所有的设计内容进行修改和编辑。各结构层的宽度、厚度、附件宽度和坡度的修改；排水沟、边沟的沟形尺寸和沟深控制、护坡道和碎落台宽度坡度、挡水堰尺寸和高度控制的修改；砌护厚度和坡度的修改等。8）绘制路基逐桩横断面图设计横断面设计绘制横断面图HDM_DRAW根据横断面设计文件，调用绘图模版绘制横断面图。点击该命令，指定绘图模版（*.dwg），输入要绘制的公路桩号范围，程序批量绘制所选范围的横断面设计成果图。选择段落界面见图22。图22 绘图段落选择在横断面绘制过程中，用户可以根据不同的需求调用不同的横断面模板，例如中文法文版的、带有图表页号的、带有地质分层的等。3.3 标准横断面定制生成标准横断面的方法有很多方式：第一种常规方式：利用“自动绘制标准横断面BZDM”命令，根据设计参数文件（*.ctr）生成标准横断面图。第二种方式：可以打开之前已用过的或修改过的图形*.dwg文件将标准模板导入本项目中。首先打开设计项目，点击系统