纬地——公路路线设计教程

公路路线设计教程1.1 设计依据与标准1.设计依据1）公路可行性研究报告及审批意见；2）公路工程技术标准 JTG B01 2003；3）公路工程抗震设计规范 JTJ 004-89；4）公路路线设计规范 JTG D20－2006；5）公路排水设计规范 JTJ018-97；6）公路涵洞设计细则JTGT D65-04—2007；7）高速公路交通安全设施设计及沿线设施设计通用规范 JTJD80-2006；8）公路交通安全设施设计细则 JTJ/TD81-2006；9）公路工程基本建设项目设计文件编制办法（交公路发[2007]358号）；2.设计标准1）计算行车速度：山区高速公路，行车速度采用为80km/h；2）路基及行车道宽度：路基宽24.5m，行车道宽度为3.75（如图1所示）；图1 24.5米高速公路横断面3）路拱坡度：行车道及硬路肩采用2%，土路肩采用3%；4）桥下净空：采用5.00m；5）圆曲线半径：一般值400米；最小值250米；6）最大纵坡：采用最大纵坡为5%；7）桥涵设计荷载：公路-Ι级；8）设计洪水频率：特大桥1/300，大、中、小桥，涵洞，路基1/100；9）路面标准轴载：100KN。

3.设计要点1）公路路线设计时，建议阅读公路路线设计规范，将设计需要的指标单列出来，设计完成后检查自已所设计的公路路线设计是否符使规范的要求；2）平面设计要依地形而定，不同等级公路对地形的考虑可能不同，需要灵活动用地形等因素进行设计；3）纵面设计需要考虑到填挖平衡，同时二级以上公路设计需要考虑平纵组合设计，具体要求可参考规范要求；4）纵面设计与横断面设计前，需要对平面设计的路线进行数模或手工输入纵横断面数据；5）横断面设计前，必需进行路基计算，同时横断面设计绘图过程中需要选择相应的选项（具体见相应的横断面设计），土石方调配需要横断面设计获得的相应数据。

1.2 平面设计1.熟悉地形图熟悉地形图，了解地形图内村落、河流和山川，构想公路路线可能经过的区域，如图2所示。

图2 地形图2.绘制参考设计路线在地形图上用CAD绘线工具在地形图上确定可能的交点和路线经过的区域，以供进一步设计参考（如图3所示）。

当然也可以省去这一步，直接在纬地系统内确定交点的位置和路线经过的区域。

图3 设计参考路线图3.新建项目启动纬地设计软件，选择项目-新建项目，指定项目名称和项目文件的路径（建议用英文名或数字，尽量少用中文名）（图4所示）。

每次退出纬地系统前保存项目，下次进入纬地系统选择打开项目，新建项目后可进行平面设计。

4.平面设计第一步选择设计-主线平面设计（图5所示），第一点选择拾取（前述我们绘制的参考设计图的第一点，没有做这一步的可以直接从图上选取），然后点击插入，依次选择余下的交点（如图6所示）。

存盘。

图5 主线平面设计对话框 图6 主线平面设计对话框（设计后）第二步对每交点进行圆曲线设计，先选择相应的圆曲线半径（必须大于规范要求的最小值，同地形条件相适应即可），然后选择试算，看圆曲线长度是多少，然后分别填入前后缓和曲线的长度，注意前缓和曲线长度：圆曲线长度：后缓和曲线长度=1：1：1的关系，三者间长度相差不大即可，当然前、后缓和曲线长度也可以不同，计算绘图后可看平面设计的结果。

依次完成其余各交点的设计（如图7所示），存盘。

注意一：如发现交点的位置不合适，图4 新建项目对话框面图7 主线平面设计对话框（圆曲线设计）可以采用拖动交点的位置方法，这是纬地系统的优点。

选择实时修改，选择相应的交点，命令行提示，沿前边（Q）/后边（H）/自由（Z）,在命令和键入Z 可自由拖动交点至合适位置即可。

调整相应的曲线数据，存盘。

注意二：当打开项目，选择设计-主线平面设计，选择计算绘图，可绘制路线设计平面图。

可能看到视窗没有相应的路线平面图，可以在命令行键入Z，回车，再键入E 即可看到我们前期设计的路线平面图。

注意三：修改起点桩号，如图8所示，将路线起始桩号修改为我们需要的桩号即可。

如K5+200，在此填入5200即可。

第三步选择项目-设计向导（如图9所示），按前述相应的设计标准进行设计向导的设计，在此不详述。

完成设计向导后平面设计完成。

5.数模设计设计路线的纵、横断面数据获取方式有如下三种：1）纵断面数据（1）数据-纵断数据输入； （2）数据-从DTM 采地面数据（数模设计）。

2）横断面数据（1）数据-横断数据输入； （2）数据-从DTM 采横断面地面数据（数模设计）；（3）数据-导入其他横断面数据。

采用手工或测量数据的，可采用数据-纵横断面数据输入的方式，通常设计院设计常 采用此方式，获得的数据比较准确。

本例讲述通过数模方式获得的数据，适合设计院所工可或前期设计或毕业设计等工作。

第一步选择数模-新建数模（图10）；第二步选择三维数据读入-DWG 和DXF 格式（地形图的格式），选择相应的地形图，弹出图11对话框，此图中DGX 为等高线，设为约束线，GCD 为高程点，设为地形点（其他地形图可能不同，不要照搬），然后点击读入；第三步进行数据预检；图8 主线桩号修改图9 设计向导图第四步三角构网；第五步网格显示，选择显示所有网格线，确定（图12）；第六步三角网优化和优化数模边界；第七步数模应用-输出纵断面插值和横断面插值，即获得纵横断面数据（图13、图14）。

图10 新建数模图11 图层设计图12 网格示意图图13 纵断面插值图图14 横断面插值图1.3 纵面设计1.拉坡设计第一步选择设计-纵断面设计，点击计算显示，软件在显示拉坡绘图，可屏幕上并没有显示出来图形。

通常在命令行键入Z，然后再键入E，屏幕上显示纵断面拉坡图（图15所示）。

图15 纵断面绘图第二步选择设计-纵断面设计，选择对话框内选点功能（图16），选择纵断面设计的起点（起点应同平面设计起点相同），设计高度根据填挖平衡和历史洪水位的高度来确定，本例选313.889米，如不合适，可通过对话框的实时修改功能进行修改。

然后依次点击插入相应的变坡点，最后终点的桩号应同路线平面设计的桩号一致，这样整条路线变坡点确定完毕。

图16 纵断面设计对话框图图17纵断面设计对话框图（设计竖曲线后）第三步可确定每变坡点的竖曲线的半径（图17），同时检查竖曲线的长度能否满足规范要求，同时也应注意所设的竖曲线在平曲线的范围内，具体原理参看《道路勘测设计》，然后保存。

同时保存左或边沟标高数据。

这样完成整线纵断面设计工作（图18）。

图18 竖曲线设计图2.桥梁、天桥、涵洞通道设计道路是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施所组成的线形构造物。

在确定好路线平、纵、横参数后，必须根据地形、水系和交通等因素，布设区域内桥梁、隧道、涵洞的位置，确定区域内桥梁、隧道、涵洞的标高和选型。

首先打开纬地数据-控制参数输入菜单（图19），输入桥梁的起始点桩号，随后确定桥梁型式和名称等参数，依次进行，整个路线的桥梁布设完成。

注意高速公路跨线桥设置时，只需确定中心桩号和桥型，其与路线正交或斜交，设计与否取决高速公路两侧行车或行人的需要。

纬地软件仅涉及桥梁位置布置，不涉及桥梁结构设计与分析。

涵洞、通道设置主要考虑公路两侧的水系和车辆行人的需要，具体要求参考《公路路线设计规范》JTG D20-2006。

涵洞主要有圆管涵、盖板涵和拱涵等构造物。

首先打开纬地数据-控制参数输入菜单（图20），输入涵洞或通道的桩号、角度、洞底标高及结构物形式等参数即可，依次进行完成整条路线涵洞的布设。

涵洞设计宜采用纬地涵洞设计软件，纬地路线软件只布设涵洞的位置，不涉及涵洞的结构设计内容。

当地形复杂且开挖工程量大时，也可考虑隧道布设，其布设方式同上，但路线设计通常采用分离式路基设计。

图19 某桥梁布设对话框图20 某涵洞布设对话框3.平纵组合设计平纵组合设计，就是在进行平面设计和纵面设计时，注意平面设计和纵面设计相互配合，一般来说，竖曲线的变坡点和竖曲线在平曲线范围内，其组膈的线形是最好的，具体详细的要求请参看《道路勘测设计》教材及规范要求（图21）。

如图22所示。

4.纵断面绘图设计选择设计-纵断面设计对话框，选择控制，勾选桥梁和涵洞标注和标高（图23）选择设计-纵断面绘图（图24），勾选构造物标注，其他地质概况、填挖高度等可按要求选择，同时垂直比例尺可按需求修改，可采用1：200、1：400或1：600.。

在批量绘图前，先搜索全线，然后批量绘图，获得纵断面设计图（图25）。

图22 平纵组合设计图图23 纵断面设计控制图图24 纵断面绘制图对话框图21 平曲线与竖曲线的组合图25 纵断面设计图1.4 横断面设计1.路基计算选择设计-路基设计计算（图26），勾选路基设计中间数据文件、搜索全线两项。

勾选路基设计中间数据文件可获得Lj 格式的文件，为后面横断面设计提供基础。

选择前两项后，点击计算即可。

2.横断面设计选择设计-横断面设计绘图（图27）。

在选择前仔细阅读对话框的内容，参考已有设计资料。

分别勾选自动延伸地面线不足、扣除桥隧断面（一般桥隧断面横断面图上不显示）、土石方数据文件（必须选择，因为横断面绘图过程中确定土石方数量）、绘图范围起始桩号和图26 路基设计计算终止桩号（如图28所示）。

分别勾选计入清除表土面积、填方扣路槽、挖方加路槽（路槽一词，教材少出现，但设计软件上常出现，主要指道路基层和面层的厚度的总和，纬地系统可在数据-控制参数输入中输入，如果填方不扣路槽，挖方不加路槽的话，可能土石方计算不太准确，建议设计过程中勾选）（图29）。

分别勾选每幅图排列数（选择1列或2列均可，也可根据横断面图确定各段显示列数）、自动剪切地面线宽度（设置合适的宽度值，可将横断面设计图上多余的地形剪去，以保持图形的美观）、记录三维数据（必须选择）、左右侧沟底标高（进行边沟拦坡或设计时需要相应的数据）（图30）。

同时标注栏可按需要勾选，本例勾选控制标高和沟底标高两项（至于选多少项，根据设计的需要，同时考虑图形的美观与需要而定），同时本例是高速公路，因此选择标注高级表格（如果是低等公路，可以选择低级表格或可以不选择）。

选择制图比例，本例选择1：400A3纸横向（图30）。

建议一般选择1：200或1：400A3纸横向，符合我们看图的习惯，不建议选择竖向图纸。

图27 横断面设计（1）图28 横断面设计（1）图29 横断面设计（1）图30 横断面设计（1）设计绘图，获得横断面设计图（图31）。

出图过程中，保持图内文字没有重叠，图形和文字要在图内，如果图内图形或文字不在图内，要进行调整。

图31 横断面设计图3.挡土墙布设打开设计-支挡构造物处理，获得支档构造物设计菜单（图32），选择相应的支档构造物。

本文以K6+060~K6+370左边坡和K6+190~K6+350右边坡为例，该段为路堑边坡，因此选择路堑挡土墙，采用重力式挡土墙型式。