AutoCAD Civil 3D在新疆某工程進場道路設(shè)計中的應(yīng)用

趙錦程，郝永志

(新疆維吾爾自治區(qū)水利水電勘測設(shè)計研究院，烏魯木齊　830000)

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AutoCAD Civil 3D在新疆某工程進場道路設(shè)計中的應(yīng)用

趙錦程，郝永志

(新疆維吾爾自治區(qū)水利水電勘測設(shè)計研究院，烏魯木齊830000)

摘要：以新疆某工程進場道路建模為例，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軟件簡介

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，道路三維設(shè)計已成為道路設(shè)計必然的發(fā)展趨勢。通過AutoCAD Civil 3D軟件對道路的三維建模，設(shè)計人員不僅可獲得真實的效果圖，還可快速對設(shè)計方案進行比選、對設(shè)計方案進行分析和評價、檢測設(shè)計線路是否合理、與周圍環(huán)境和景觀是否協(xié)調(diào)等[1]，從而使設(shè)計人員輕松、高效地獲得更加科學(xué)合理的設(shè)計方案及成果[2-15]。

2工程概況

新疆某長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，次要建筑物為3級，臨時建筑物為4級；1號支洞口位于主洞樁號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輸。根據(jù)工程需要，道路按三級道路設(shè)計，設(shè)計時速30 km/h。道路路基寬度7.5 m，行車道寬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、等高線、地形特征線、邊界等源數(shù)據(jù)文件來創(chuàng)建地形曲面。實際工程中通常可通過現(xiàn)場測量或航拍等測量手段來獲得高程點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，即可完成一個新曲面的創(chuàng)建。生成曲面后可通過三維觀察進行器查看，發(fā)現(xiàn)異常點可以通過“曲面特性”中的“定義”排除異常點。

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)置道路路線走勢及轉(zhuǎn)彎半徑等設(shè)計參數(shù)。

3.3創(chuàng)建道路縱斷面圖

縱斷面設(shè)計是道路設(shè)計比較關(guān)鍵的一個步驟，其合理與否將直接影響工程土方量的大小及車輛通行的安全，首先通過“縱斷面”選項卡中的從布局創(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)計原則，根據(jù)道路等級及行駛車速等確定道路縱曲線、縱坡等設(shè)計參數(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，用戶可以通過快捷鍵Ctrl +3調(diào)出工具選項板，對裝配進行詳細設(shè)計。本工程根據(jù)設(shè)計路基、路面、路肩，道路橫坡、路肩橫坡、填挖方邊坡通過道路選項卡中的“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)計后即可進行道路的創(chuàng)建。道路選項卡中的“創(chuàng)建道路”，在彈出的創(chuàng)建窗口中選擇該道路對應(yīng)的路線、縱斷面、裝配、原始地形曲面即可生成道路模型。此時的道路模型只是由線條組成的道路模型骨架，并沒有形成一個有形的曲面，而在Civil 3D工程量的計算中需要通過道路曲面及原始地形曲面的一個比對才能完成工程量的計算，因此，需通過道路特性中曲面選項卡添加道路曲面，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，道路開挖邊坡與山體形成一條開挖線，道路曲面與地形曲面結(jié)合較好，滿足后期工程量計算要求，軟件計算的挖填方量較準(zhǔn)確。

3.6土方工程量計算及方案比選

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

為了體現(xiàn)Civil 3D在方案比較方面的優(yōu)勢，本文假定將原道路路線設(shè)計為方案1，原道路路線生成的工程量見表1，通過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，對這2條路線進行方案比選。首先，通過提取原道路中心線，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，最終生成方案2的土方工程量,見表2。由此可以看出，通過Civil 3D不僅可從宏觀上觀察這2個方案的土方開挖情況，還可非常精細地對這2個方案進行量化對比，從而可以非常迅速的完成道路方案比選的過程。

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

本文以新疆某工程進場道路為例，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)計的效率和產(chǎn)品質(zhì)量，通過該軟件的應(yīng)用，筆者總結(jié)了

Civil 3D主要有以下幾方面的優(yōu)勢：

(1) Civil 3D的曲面查看功能使設(shè)計人員能夠?qū)χ車匦螚l件有個直觀立體的認識，使設(shè)計人員能夠更加準(zhǔn)確地對道路路線進行布置。

(2) Civil 3D具有極強的動態(tài)響應(yīng)功能，這使設(shè)計人員能方便進行方案比較，提高了設(shè)計人員工作效率。

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

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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：1006—2610(2016)03—0082—03

收稿日期：2016-03-24

作者簡介：趙錦程(1986- )，男，陜西省西安市人，工程師，從事水利水電勘測設(shè)計研究工作.

中圖分類號：TP399;TV672

文獻標(biāo)識碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1006-2610.2016.03.022