工程之星5.0“道路设计”功能是道路图形设计的简单工具,即根据线路设计所需要的设计要素按照软件菜单提示录入后,软件按要求计算出线路点坐标并绘制线路走向图形。道路设计菜单包括:断链、平曲线设计、纵曲线设计、标准横断面、边坡、超高、加宽等,新版本“道路设计”支持直曲表导入及相关类型道路格式文件导入。

曲线设计手法(解锁平曲线设计方法)(1)

▲工程之星5.0“道路设计”

今天,我们先来详解“平曲线设计”。平曲线设计,即输入道路设计的平曲线表或者直曲表,主要设计方法有两种:元素法和交点法,元素法是通过线元要素对线路进行计算,交点法是通过输入交点要素对线路进行计算的,交点法简单、方便、快捷,元素法相对要复杂一点,但元素法是万能的,适用于所有线路!

工程之星元素法

元素法”是道路设计里面惯用的一种方法,它是将道路线路拆分为各种道路基本元素 (点、直线、缓和曲线、圆曲线等),并按照一定规则把这些基本元素逐一添加组合成线路,从而达到设计整段道路的目的。

具体步骤依次为:“新建文件”,“勾选元素法”,“确定”,进入元素法设计界面以后,点击右上角的设置按钮,如图1所示,“整桩号”、“整桩距”是生成坐标的方式;“起始里程”为起始点里程;“里程间隔”为生成线路点坐标的间隔。

曲线设计手法(解锁平曲线设计方法)(2)

▲图1

添加:点击添加时,首先是添加一个起始点,可以进行手动输入、定位获取、点库获取,如图2所示,一般都是选择手动输入,起点需输入北坐标、东坐标及起始方位角。添加完起点以后,继续点击添加,此时可以根据设计需要选择添加“线段”、“缓曲”或者“圆曲”,如图3所示。

曲线设计手法(解锁平曲线设计方法)(3)

曲线设计手法(解锁平曲线设计方法)(4)

▲图2、图3

线段:只需输入线段的长度。

缓曲:需要输入“线元长度”、“起点半径”、“终点半径”、勾选“左偏”或者“右偏”。

圆曲:需要输入“线元长度”、“起点半径”、勾选“左偏”或者“右偏”。

多选(删除):如果输入的信息有误,可以点击“多选”,然后勾选到有误的点、线段、缓曲或者圆曲,进行删除,如图4所示。

曲线设计手法(解锁平曲线设计方法)(5)

▲图4

编辑和增加:如果输入的信息有误,需要进行更改,则点击该点、线段、缓曲或者圆曲,弹出如图5所示界面,点击编辑即可更改。如果要在中间插入线段、缓曲或者圆曲,则点击“增加”即可。

曲线设计手法(解锁平曲线设计方法)(6)

▲图5

保存和查看:输入完成以后,点击“保存”,保存以后会进入如图6所示最初始的新建文件的界面,点击刚刚设计好的道路文件20171123.rd,点击“查看”,可以查看到道路设计的“图形”以及“逐桩坐标”,如图7、8 所示。

曲线设计手法(解锁平曲线设计方法)(7)

曲线设计手法(解锁平曲线设计方法)(8)

曲线设计手法(解锁平曲线设计方法)(9)

▲图6、图7、图8

工程之星交点法

交点法是目前普遍使用的道路设计方法,只需输入线路曲线交点的坐标以及相应线路的缓曲长、半径、里程等信息,就可以得到要素点、加桩点、线路点的坐标,以及直观的图形显示,从而可以方便的进行线路的放样等测量工作。

具体步骤与元素法类似,首先“新建文件”,“勾选交点法”,“确定”,进入交点法法设计界面以后,点击右上角的设置按钮,“整桩号”、“整桩距”是生成坐标的方式;“起始里程”为起始点里程;“里程间隔”为生成线路点坐标的间隔;交点法的起点和终点只需输入坐标,不用输入“第一缓曲长度”、“圆曲半径”、“第二缓曲长度”。

交点法与元素法的主要区别在 “添加”这个功能上,点击“添加”,如图9所示,交点法需要输入的信息有“交点名”、“北坐标”、“东坐标”、“第一缓曲长度”、“圆曲半径”、“第二缓曲长度”等,输完点击“确定”,重复上述步骤即可,其它功能与元素法类似。

曲线设计手法(解锁平曲线设计方法)(10)

▲图9

图10是使用交点法输入完成的道路设计,点击“查看”,可以查看“图像显示”、“道路元素”、“逐桩坐标”,依次如图11、12、13所示。

曲线设计手法(解锁平曲线设计方法)(11)

▲图10

曲线设计手法(解锁平曲线设计方法)(12)

曲线设计手法(解锁平曲线设计方法)(13)

曲线设计手法(解锁平曲线设计方法)(14)

▲图11、图12、图13

对于复杂道路,例如盘山公路、匝道等可能存在不完全缓和曲线、虚交点的情况,这种输入方式有略微的区别。

完全缓和曲线:缓和曲线半径是由“定值 R→∞”或者“∞→定值 R”,可根据数据判断,即 A²=R*L(A 是缓和曲线参数,R 是圆曲线半径,L 是缓和曲线长度)。

不完全缓和曲线(卵形曲线):半径是由“定值 R1→定值 R2”,可根据数据判断,即 A²≠R*L (A 是缓和曲线参数,R 是圆曲线半径,L 是缓和曲线长度)。

曲线设计手法(解锁平曲线设计方法)(15)

▲图14

以图15交点11为例,第一缓曲:80.178²≠75*50,所以第一缓曲为不完全缓和曲线,而JD11第一缓曲是在交点 10 圆曲后面,所以交点11第一缓曲的半径是由“180→75”,即输交点11时,需要在第一缓曲起点半径处输入180,如果 180没有给出,也可通过公式(R1-R)*A²/(R1*R)=L 计算,(A 是缓和曲线参数,R 是圆曲线半径,L 是缓和曲线长度,R1 是第一缓曲起点半径或者第二缓曲终点半径)。因为第二缓 61.237²=75*50,所以第二缓曲是完全缓和曲线,半径是由“75→∞“,即第二缓曲终点半径可以默认不输或者勾选∞。

曲线设计手法(解锁平曲线设计方法)(16)

▲图15

曲线设计手法(解锁平曲线设计方法)(17)

▲图16

虚交点输入,如图17:由于地形限制,实际交点将落入河流中或者山体外,此时用另外两点作为辅助交点进行设计,这种交点叫虚交点,例如JD66被JD66A和JD66B替代,对于虚交点,使用交点法输入的时候,JD66不输,需要输入JD66A坐标、半径、第一第二缓曲长度, 接着输入JD66B坐标、半径输-1、缓曲长度不输。

曲线设计手法(解锁平曲线设计方法)(18)

▲图17

曲线设计手法(解锁平曲线设计方法)(19)

▲图18

曲线设计手法(解锁平曲线设计方法)(20)

曲线设计手法(解锁平曲线设计方法)(21)

▲图19、图20

工程之星坐标法

坐标法是在传统的元素法和交点法的基础上发展出来的新的道路输入方法,更简单更易普及,如图21。

曲线设计手法(解锁平曲线设计方法)(22)

▲图21

点击“添加”,有三种输入模式:手动输入、定位获取、点库获取,如图22。

曲线设计手法(解锁平曲线设计方法)(23)

▲图22

选择点库获取,如图23。

曲线设计手法(解锁平曲线设计方法)(24)

▲图23

以 Pt1 作为起点,如图24。

曲线设计手法(解锁平曲线设计方法)(25)

▲图24

继续添加,以 Pt5 作为终点坐标,如图25;并点击查看,如图26。

曲线设计手法(解锁平曲线设计方法)(26)

曲线设计手法(解锁平曲线设计方法)(27)

▲图25、图26

坐标法,顾名思义就是以坐标元素为输入基础,相对应传统的交点法和元素法,无需输入半径、方位角等诸多的元素。

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