第七章参数化横断面设计绘图.docx

第七章 参数化横断面设计绘图
7.1 横断面设计与绘图
主要功能：任意定制各种横断面类型、多级填挖方边坡、护坡道、边沟、排水沟，以及截水沟和路基支挡防护构造物，实现了横断面随意修改后的所有数据自动搜索刷新。针对不同公路等级和设计的不同需要，可随意定制横断面绘图的方式方法、断面各种图形信息的标注形式和内容。需要特别说明的是新的横断面设计模块可以方便、准确地考虑各种情况下路基左右侧超填、因路基沉降引起的顶面超填、清除表土以及路槽部分的土方数量增减变化（直接在断面数量中考虑），用户可以根据不同项目的特点选择应用。
菜单：设计——横断设计绘图
命令：HDM_new
横断设计与绘图主对话框如图7-1所示，主要分为三部分：设计控制、土方控制、绘图控制。

图7-1
（1）设计控制
1）自动延伸地面线不足。
控制当断面两侧地面线测量宽度较窄，戴帽子时边坡线不能和地面线相交，系统可自动按地面线最外侧的一段的坡度延伸，直到戴帽子成功（当地面线最外侧坡度垂直时除外）。
2）左右侧沟底标高控制。
如果用户已经在项目管理器中添加了左右侧沟底标高设计数据文件（其格式参见后面数据文件介绍一章），那么“沟底标高控制”中的“左侧”和“右侧”控制将会亮显，用户可以分别设定在路基左右侧横断面设计时是否进行沟底标高控制，并可选择变化沟深或固定沟深。结合《文件编制办法》要求，纬地系统自V3.0版起便已经支持路基两侧沟底标高控制模式下的横断面设计，V4.6版此功能有了进一步完善，更加灵活方便。
3）下护坡道宽度控制。
此功能主要用于控制高等级公路项目填方断面下护坡道的宽度变化，其控制支持两种方式，一是根据路基填土高度控制，即用户可以指定当路基大于某一数值时下护坡道宽度和小于这一高度时下护坡道宽度；二是根据设计控制参数文件中左右侧排水沟形式（zpsgxs.dat和ypsgxs.dat）中的具体数据控制，一般当排水沟控制的第一组数据的坡度数值为0时，系统会自动将其识别为下护坡道控制数据。如果用户选择了第一种路基高度控制方式，系统将自动忽略zpsgxs.dat和ypsgxs.dat中出现的下护坡道控制数据（如果存在的话，其后的排水沟形式不受影响）。
4）矮路基临界控制。
用户选择此项后，需要输入左右侧填方路基的一个临界高度数值（一般约为边沟的深度），用以控制当填方高度小于临界高度时，直接设计边沟，而不先按填方放坡之后再设计排水沟。
5）扣除桥隧断面。
用户选择此项后，桥隧桩号范围内将不绘出横断面。
6）沟外护坡宽度。
用来控制戴帽子时当排水沟（或边沟）的外缘高出地面线，这时系统自动设计一段平台，再按填方放坡，“沟外护坡宽度”就指平台的宽度。
（2）土方控制（如图7-2所示）
1）计入排水沟面积。
用以控制在断面面积中是否考虑计入左右侧排水沟的土方面积。

图7-2
2）计入清除表土面积。
用以控制在断面面积中是否考虑计入清除表土面积。至于清除表土的具体分段数据（清除表土的宽度和厚度），请参见数据文件介绍一章关于设计参数控制文件*.ctr部分内容。请参见图7-3，其中W1的宽度即为清除表土的宽度。
3）计入左右侧超填面积。
用以控制在断面面积中是否考虑计入填方路基左右侧超宽填筑部分的土方面积。左右侧超填的具体分段数据（清除表土的宽度和厚度），请参见关于设计参数控制文件*.ctr部分内容。图7-3中左侧即为对路基超填部分土方面积的示意。

图7-3
4）填方扣路槽、挖方加路槽。
用以控制在断面面积中考虑扣除路槽部分土方面积的情况，用户可以分别选择对于填方段落是否扣除路槽面积和挖方段落是否加上路槽面积。在新版纬地5.6中，系统支持在控制参数文件（*.ctr）中输入路基各部分（行车道、硬路肩、土路肩）路槽不同的深度，可选择在横断面图中绘出路槽图形，并精确扣除（或增加）路槽面积。如果用户将行车道、硬路肩、土路肩等宽度全部考虑时，便可实现根据设计施工的实际需要，路基施工只填到路槽底面，然后培路肩等情况。
参见图7-3所示，系统在进行断面面积计算时，系统将根据用户的选择，从断面填方面积中减去路槽部分（图中阴影部分）的面积，而对于挖方部分，系统将根据选择自动在断面挖方面积中增加路槽的面积。
5）计入顶面超填面积。
这一控制主要用于某些路基沉降较为严重的项目，需要在路基土方中考虑因地基沉降而引起的土方数量增加。顶面超填也分为“路基高度”和“文件控制”两种方式，路基高度控制方式，即按路基高度大于或小于某一指定临界高度分别考虑顶面超填的厚度（路基实际高度的百分数）。当用户选择数据文件控制方式后，系统将自动控制参数文件中“顶超填”部分的分段数据来考虑顶面超填土方，其具体数据请参见设计参数控制文件*.ctr部分关于顶超填的介绍。
（3）绘图控制（如图7-4所示）

图7-4
1）出图方式和比例。
用户可以按项目需要自由控制绘图的比例和方式，其中包括：“比例1:200 A3纸横放”、“比例1:200 A3纸竖放”、“比例1:400 A3纸横放”、“比例1:400 A3纸竖放”、“自由出图”、“不绘出图形” 等，除 “自由出图”、“不绘出图形”两种方式外，其他方式系统均会自动分图装框。“自由出图”出图方式一般用于横断面设计检查和不出图等情况下，“不绘出图形”方式一般用在用户并不需要察看横断面设计图形，而是需要快速得到土方数据或其他数据等情况。
2）插入图框。
控制系统在横断面设计绘图时是否自动插入图框，图框模板为“C:\Hint40\ Tk_hdmt.dwg”文件，用户可以根据项目需要修改图框内容，但不能移动、缩放该图框。
3）中线对齐。
用户可以勾选横断面绘图的排列方式是以中线对齐的方式还是以图形居中的方式来进行排列。
4）每幅排放列数。
适用于低等级道路断面较窄的情况，用户可以根据需要直接指定每幅横断面图中断面的排放列数。
5）自动剪裁地面线。用于控制是否需要系统在横断面绘图时，根据用户指定的长度将地面线左右水平距离超出此长度的多余部分自动裁掉，对于设计线超出此长度时，系统将保留设计线及其以外一定的地面线长度。
6）绘出路槽图形。
用于控制是否需要系统在横断面绘图时，自动绘出路槽部分图形。
7）绘制网格。
用户可以选择在横断面设计绘图时，是否绘出方格网，方格网的大小可以自由设定。
8）标注部分。
系统新版中用户可以根据需要，自由选择在横断面图中自动标注哪些内容，包括：路面上控制点标高、沟底标高、坡口坡脚距离和高程、排水沟外缘距离和标高、边坡坡度、横坡坡度、用地界和用地宽度以及横断地面线每一个节点的高程等。对于每一横断面的具体断面信息，系统也支持三种方式：即“标注低等级表格”、“标注高等级表格”和“标注数据”。
9）输出相关数据成果部分。
系统可根据用户选择在横断面设计绘图时，直接输出横断面设计“三维数据”和路基的“左右侧沟底标高”，其中断面“三维数据”用于系统数模版直接结合数模输出公路全三维模型。
“左右侧沟底标高” 数据输出的临时文件为“C:\Hint40\Lst\zgdbg.tmp”和“C:\Hint40\Lst\ ygdbg.tmp”，主要为高等级公路的边沟、排水沟沟底纵坡设计使用，用户可以直接以该文件作为某一新建项目的纵断面地面线数据，然后利用纬地系统的纵断面设计程序直接进行沟底拉坡设计，完成后直接选择“存沟底标高”按钮，即可将沟底纵坡数据保存为左右侧沟底标高文件（*.zbg和*.ybg），以便再次进行沟底纵坡控制模式下的横断面设计。请参见前文“边沟、排水沟沟底标高设计”部分的说明。
（4）生成土方数据文件
系统可以根据用户选择直接在横断面设计与绘图的同时输出土方数据文件，其中记录桩号、断面填挖面积、中桩填挖高度、坡口坡脚距离等数据，以满足后期的横断面设计修改、用地图绘制、总体图绘制等需要，特别是路基土石方计算和调配的需要。对话框中用户在选择输出土方数据文件后（数据文件名称变为亮显状态）需输入土方数据文件的名称，也可以点击其后的“…”按钮，指定该文件的名称及存放位置。
最新版中土方数据文件还进行了许多修改，记录了横断面设计中更多的数据，如：路基边缘宽度与高程、坡口坡脚宽度与高程、断面面积中已经考虑的分项土方面积等等。这样用户不仅可以利用该数据文件进行土方计算，还可以从中提取出路基排水设计、挡土墙设计、分项土方计算等所需要的数据，大大方便了相关专业的设计与出图工作。
（5）桩号列表和绘图范围
系统在启动横断面设计对话框时，便已经打开项目中的横断面地面线文件，读出所有桩号，并列于对话框右侧，便于用户查阅和选择横断面绘图范围中的起终桩号。
（6）绘横断面地面线（按钮）
用于在当前图形屏幕绘出所有横断面地面线图形，一般用于地面线输入后的数据检查。
（7）设计绘图（按钮）
系统开始根据用户所有（以上）定制，开始横断面设计与绘图。点击“设计绘图”按钮，系统自动调用纬地安装目录下的纵断面图框（Hint40/Tk-hdmt.dwg），批量自动生成用户指定的桩号区间的所有横断面图。如图7-4A所示为系统根据用户的定制自动生成的一种横断面图，定制的格式为“A3图纸横放、比例1：400、中线对齐、断面图排放两列、自动裁剪地面线25米、绘出路槽图形、标注路面横坡、标注边坡坡度、绘出用地界并标注宽度、设计数据以表格形式输出”等。所有这些设置均可根据用户的不同需要自由定制。

图7-4A

7.2 横断面修改
自纬地系统Ｖ4.6版起在自动批量完成横断面设计与绘图后，如果用户发现个别断面的边坡、边沟、排水沟、截水沟以及其他路基支档构造物需要修改，可先将“sjx”图层作为当前层，用“explode”命令炸开整条连续的设计线，并对其进行修改。在完成后只需点取“设计”菜单的“横断面修改”项启动横断面修改功能（对话框如图7-5所示），根据提示点取该断面的中心线，系统便自动重新搜索计算断面填挖方面积、坡口坡脚距离以及用地界等，并根据用户需要自动刷新项目中土方数据文件里该断面的所有信息以及横断面三维数据文件*.3DR（即图形和数据的联动）。
菜单：设计——横断面修改
命令：EDITTF
横断面修改主对话框如图7-5所示，用户在运行该命令后，系统提示用户先“点取横断面中心线”，选取后系统自动搜索用户修改后的设计线信息，并以闪烁方式显示搜索的图形结果，用户可以根据图形检查并判断系统搜索的结果是否正确。之后系统将自动计算获得的断面的填挖方面积、坡口坡脚距离、沟外缘距离以及用地宽度等信息并显示于对话框中，用户点取“修改”按钮，系统便会完成对土方数据文件中该桩号断面所有信息的刷新。（实际上对话框中的数据虽由系统自动搜索得到，但用户也可以直接修改它。）
注意：如果用户需要修改横断面设计线，一定在设计线图层（层名为“sjx”）上进行，请不要将其他一些与设计线无关的文字、线段绘制到设计线图层中，以免影响系统对设计线数据的快速搜索计算。截水沟也请一并在设计线图层上修改，系统一般不将截水沟的土方计入断面面积中，但会自动将用地界的计算到截水沟以外。另外，用户可能在横断面设计的“土方控制”中对多方面的土方因素进行了考虑（如路槽、清表等），而横断面修改功能所搜索得到的填挖方面积只是纯粹的设计线与地面线相交所得到的面积，并未考虑路槽、清表等。

图7-5 图7-6
说明：
① 用户只需要根据路线沿线的地质变化、排水等需要，（原则性地）准备填挖方边坡、左右侧边沟、排水沟等控制数据，并不需要知道某一具体桩号的填挖情况，系统会自动判断路基左右侧填挖（根据路基边缘判断），自动套用控制数据。
② 边沟及排水沟沟底拉坡模式下的横断面设计原理与常规设计有所不同，在此模式下，为了保证路基左右侧边沟及排水沟沟底的标高设计要求，系统在横断面戴帽子设计时，需经过多次放坡试算，反算坡高等数据。
③ HintCAD参数化横断面设计部分是结合多个实际工程项目逐步开发完善起来的，本部分研制开发工作获得由中国质量协会等组织颁发的“1998年全国优秀QC小组奖”（小组名称为“交通部第一公路勘察设计院路线立交QC小组”）。
编者：
横断面设计是公路几何设计中最为复杂和繁重的部分之一，计算机辅助设计软件对横断面处理的发展也较平、纵面设计稍晚，其中原因可能主要是：变化太多、作法不一，另外可能还有编制办法和规范要求不明细等。几乎没有两个完全相同的设计项目，甚至同一单位的不同科室之间作法也不完全相同，例如对扣除路槽、清除表土等附加因素的考虑。纬地横断面设计与绘图部分虽已经过多次大规模的修改完善，但本版本再次根据部分用户单位的需求和实际作法，进行了非常大的完善，增加了许多设计控制项目、土方控制项目和绘图控制项目，即在设计上满足各种项目实际情况变化需要，在土方上综合考虑各种因素和各家的设计习惯，在绘图上由用户自由定制出图和标注方式，特别增加了“横断面修改”功能，实现土方等数据根据图形的有选择的自动更新。本次修改后的横断面设计模块必定会满足各种设计项目的需要和各家用户的要求。
虽然纬地系统考虑的因素很多，但请用户根据实际项目需要选用。我们发现有的用户不论实际项目如何简单，只要纬地系统能够实现的功能均要使用，其实未必，这样只是给自己增加了一些工作量，例如有的用户对三、四级公路项目也要进行沟底拉坡设计。
7.3 挖台阶处理
在横断面设计绘图完成以后，如果用户发现个别断面地面线坡度较大时，可利用此功能进行地面线的挖台阶处理。
菜单：设计——挖台阶处理
命令：DRAW_TAIJIE
挖台阶处理的对话框如图7-7所示，用户首先选择挖台阶的方式：水平等距或垂直等高。然后输入水平距离或垂直高度，点击“确定”后，系统提示直接在该断面的地面线上拾取挖台阶的起点，用户在需要挖台阶的起点位置点击鼠标左键，之后跟随鼠标的左右向移动，从挖台阶的起点开始到鼠标的移动距离，蓝色的台阶线也会随之自动出现。当用户再次点击左键以确定挖台阶终点后，台阶线直接在该断面上绘制完成。注意：一般从地面线较高点向较低点进行挖台阶处理。

图7-7
台阶线生成后，用户需要再次运用“横断面修改”功能，让系统自动重新计算断面的填挖方面积，即考虑挖台阶部分土方后的断面面积。这里说明，挖台阶所引起的挖方增加量和填方增加量的考虑方式可以由用户在“横断面修改”中选择控制。
7.4 边坡相交计算
在分离式路基的分离处和互通式立交的楔型端之后，均会出现一段路基虽然已经分离但两侧填方边坡会相交的情况，许多软件中均不能准确计算并判断边坡相交的具体位置和两侧的对应断面，只是根据用户指定的区间和位置或采用到两侧路基边缘等距的近似做法。而这一区间特别是在山区高速公路中，当填土高度较大时对土方数量的影响也较为严重，同时也影响路基分离处的排水设计。
纬地道路CAD系统基于横断面设计绘图后自动生成的每一断面的三维数据，利用相邻断面的边坡实体面相交（空间三维面相交确定其交线），可以准确计算并确定任意断面与相邻路基断面的边坡相交位置、桩号与距离。边坡相交计算的界面如图7-8所示。
菜单：设计——边坡相交计算
命令：HDMSJX_INTER
根据对话框提示，用户需要指定相邻项目的项目名称和系统自动搜索计算边坡相交的横向宽度（一般100m即可）。点击“确定”后，用户直接拾取需要搜索计算确定边坡相交位置的横断面中心线，如果能够完成搜索确定，那么系统将直接绘制边坡相交线（位置），并在命令行中显示出该断面对应相邻项目的边坡相交断面的桩号和距离。否则，提示不能完成搜索计算，那么该断面就没有出现边坡相交情况。
注意：需要进行边坡相交的桩号必须包含在横断面设计绘图（并纪录断面三维数据）的范围之内，相邻项目也是如此。

图7-8