道路橫斷面CAD中邊坡條件控制的研究

摘 要：在道路設計中，邊坡分多種形式，常見的邊坡尺寸都是固定的，在設計時只需在最后一段設置好坡度與地面線相交即可。但也有一些比較復雜的情況，例如邊坡上接排水邊溝、公路上的分級邊坡、多種邊坡形式組合的情況等等，對于這種邊坡的每個板塊都要進行單獨的判斷和計算。若每個樁號由人工去計算要花費大量時間和人力，利用CAD技術繪制橫斷面邊坡，結合程序來計算則可快速精確的出圖。

關鍵詞：橫斷面 CAD 邊坡 方案設置

中圖分類號：P25 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（b）-0070-01

市政道路和公路設計中，邊坡主要起到保證路基穩定，對道路路面的雨水進行排放的作用，有的邊坡表面也會種植一些植被，對邊坡的基層進行加固。在設計圖中，邊坡主要在橫斷面圖中體現，每個橫斷面的末端都是以邊坡與現狀地面相接結束，向上為挖方邊坡，向下為填方邊坡。在常見的道路中，最常用的是簡單邊坡，只有一段拉坡，向上坡比為1∶1，向下坡比為1∶1.5，此外也有一些臺階邊坡、路塹邊坡等等，如圖1所示。

但若是地形條件較為復雜，例如山區公路等，邊坡類型就要復雜的多，除了以上常見的邊坡類型，還有需要分情況設置的分級邊坡、需要多個方案邊坡進行組合設置的組合型邊坡、需要提前交地設置排水邊溝的帶邊溝邊坡、邊坡的某一段高程需要根據豎曲線變化來設置的變化型邊坡等等。

這種情況下的邊坡設置往往需要結合相關地形勘察數據來進行，而且橫斷面個數較多，一般為20 m樁一個，若是較長的幾公里的路段，就有幾百個斷面。這種工作由設計人員來進行操作就相當費時費力，而批量處理也是軟件程序的長處，結合CAD技術進行圖形和數據的計算，可在繪制橫斷面的過程中同步計算邊坡，并繪制到圖形中，快捷方便。以下內容針對邊坡的幾種較復雜的情況，結合CAD技術來進行分析和講解。

1 邊坡方案組合

在地形變化較大的地段設計邊坡時，出于對土方數量的控制及排水需要，要進行單個及多個邊坡的方案組合。

單個組合常見于分級邊坡中，例如一個有多層臺階的邊坡，在不同的斷面所需要的臺階級數不同，例如較平緩的地段一級臺階就足夠，高差較大需要兩級甚至更多。判斷臺階數取舍的關鍵就是比較高差，臺階的組成是為一段平坡加一段斜坡的累加，當前一段平坡結束時，通過程序計算從終點出發，根據下一段斜坡的坡率拉坡，其與地面線的交點與該終點的高差若大于某個設定值，則需再增加一級邊坡。也有的情況是計算交點與邊坡起點的高差或者橫斷面的縱斷線位高差，可讓設計人員自行在每一處節點進行設置。在畫圖時，就會依次從第一級臺階開始計算至最后一段，若符合高差條件就直接與地面相接，后面的不再判斷。

多方案組合是單一的邊坡樣式不滿足設計樣式的情況，需要多種樣式進行組合。例如有些邊坡是向上為直接挖方拉坡，向下為排水邊溝樣式與填方拉坡組合，在程序中我們將這三種組合起來，依次排列按照其順序進行計算，若邊坡末端可與地面線相接則終止不再往下判斷，若當前邊坡無法交地則跳至下一個邊坡樣式進行計算，直至結束。

2 邊坡提前交地

一般的邊坡是在末端才會與地面線接地終止，但在有些情況需要提前與地面線相交。例如要接排水邊溝的情況，這時該邊坡的尺寸會發生變化，板塊長度根據與地面線相交點的位置來實時計算，交地后再在原地面線位置接排水邊溝。

在需要提前交地的邊坡板塊提前進行設置，畫圖時，判斷該板塊是否需要進行提前接地，若需要則按照原板塊的坡率進行延長，與地面線相交后，記錄下實際的板塊尺寸保存到該樁號橫斷面的邊坡數據中，在以后再次導出該斷面的橫斷面時就不需要再重復計算判斷，然后繼續畫邊坡的下一段直至邊坡結束。特別的，若在一段邊坡有多級排水邊溝存在，可同時在多個板塊設置提前交地。

3 末端指定豎曲線

當邊坡與渠道相接時，拼接部分的板塊高程需要與渠道的設計高程保持一致，這時需要對部分板塊的高程進行豎曲線綁定。與提前交地類似，這種情況也需要在前期進行設置，同時還要指定綁定后板塊的變化方式，分為坡度不變改變坡長和寬度不變改變坡度兩種情況。

畫圖時，若判斷出該板塊需要進行豎曲線綁定，首先計算出豎曲線在此橫斷面對應樁號處的高程值，再計算出板塊起點處的實際高程值，結合變化方式計算出板塊的實際尺寸，將數據存入到邊坡數據中，同時繪制圖形。

4 結語與應用

以上就CAD設計中邊坡的條件控制進行了一些研究和探討，其研究成果已在我公司的市政道路與給排水綜合協同設計系統中得到了廣泛應用，并在大量的工程中得到實踐，如武漢長江大道工程、東湖通道工程、宜昌長江大橋接線段工程等等，極大的提升了設計效率，提高了出圖速度。

同時，隨著城市建設的發展，道路邊坡也不僅僅局限于直線形式，出現了拋物線和圓曲線等新的樣式，其條件控制的方法也更為復雜，這些問題都有待進一步的深入研究。

參考文獻

[1]裴大明，王福建.公路路基橫斷面CAD開發研究[J].重慶交通學院報，1999，9，18（3）：21-25.

[2]CJJ37-90.中華人民共和國建設部.城市道路設計規范[S].中國建設工業出版社，1991，10：80-83.

[3]陳楓，馮紫良，胡志平.邊坡工程計算機輔助設計[J].同濟大學學報，2004，3，32（3）：317-321.

[4]張永利，袁宏，劉亞文，等.面向對象技術在邊坡穩定CAD中的應用[J].華東公路，2001（2）：67-69.

[5]劉文濤，樸忠源，費奎，等.山區公路邊坡設計的探討[J].公路，2009，8（8）：290-293.

[6]陳先義，陳志良，肖燕.山區告訴公路邊坡和諧設計的探討[J].中外公路，2009，4，29（2）：14-16.