AutoCAD Civil 3D在新疆某工程进场道路设计中的应用

赵锦程，郝永志

(新疆维吾尔自治区水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐　830000)



AutoCAD Civil 3D在新疆某工程进场道路设计中的应用

赵锦程，郝永志

(新疆维吾尔自治区水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐830000)

摘要：以新疆某工程进场道路建模为例，从地形曲面生成，道路平、纵、横断面布置，道路装配，道路模型，道路模型曲面，土方工程量计算等方面介绍了Civil 3D在道路建模方面的应用。AutoCAD Civil 3D在道路建模中的应用，使设计人员能够更加准确地布置道路路线，提高工作效率。关键词：Civil 3D；道路工程；三维建模

1软件简介

随着计算机技术的发展，道路三维设计已成为道路设计必然的发展趋势。通过AutoCAD Civil 3D软件对道路的三维建模，设计人员不仅可获得真实的效果图，还可快速对设计方案进行比选、对设计方案进行分析和评价、检测设计线路是否合理、与周围环境和景观是否协调等[1]，从而使设计人员轻松、高效地获得更加科学合理的设计方案及成果[2-15]。

2工程概况

新疆某长距离输水隧洞工程规模为大(1)型工程，其主要建筑物为1级，次要建筑物为3级，临时建筑物为4级；1号支洞口位于主洞桩号50 km处，现需修一条R1道路，连接原山区道路，满足该支洞工程钢材、水泥、设备及生活物资等的交通运输。根据工程需要，道路按三级道路设计，设计时速30 km/h。道路路基宽度7.5 m，行车道宽6.5 m，路肩宽2×0.5 m。填方路基边坡取1∶1.5，挖方边坡土方取1∶1，石方取1∶0.5。

3Civil 3D在道路工程中的应用

3.1创建原始地形曲面

Civil 3D提供了利用包含高程点、等高线、地形特征线、边界等源数据文件来创建地形曲面。实际工程中通常可通过现场测量或航拍等测量手段来获得高程点或等高线等原始地形数据，本文利用Civil 3D中的“等高线”来创建原始地形曲面。具体创建方法：选择常用→工具空间→浏览→曲面，在曲面上单击鼠标右键，执行创建曲面，即可完成一个新曲面的创建。生成曲面后可通过三维观察进行器查看，发现异常点可以通过“曲面特性”中的“定义”排除异常点。

3.2创建道路路线

Civil 3D提供了多种创建道路路线的方法，如：从多段线创建、导线法、线元法等。本工程采用导线法创建道路路线。在“路线”选项卡中执行从“布局创建路线”，根据山区地形条件，设置道路路线走势及转弯半径等设计参数。

3.3创建道路纵断面图

纵断面设计是道路设计比较关键的一个步骤，其合理与否将直接影响工程土方量的大小及车辆通行的安全，首先通过“纵断面”选项卡中的从布局创建纵断面生成原始地形纵断面及纵断面图，然后根据原始地形纵断面，按照“平包纵”的设计原则，根据道路等级及行驶车速等确定道路纵曲线、纵坡等设计参数。本工程道路纵断面布置如图1所示(由于篇幅和图片清晰度限制，只截取K0+000 m～K0+700 m桩号范围内的纵断面数据)。

图2　工程道路纵断面布置图　　单位：m

3.4创建道路装配

Civil 3D中提供了一种全新的创建道路标准横断面的方法，即“搭积木(积木指的是部件如路面、路肩、边坡、边沟等)”方法，所有的设计要素就像搭积木一样组成标准道路横断面。Civil 3D提供了丰富的部件集合，用户可以通过快捷键Ctrl +3调出工具选项板，对装配进行详细设计。本工程根据设计路基、路面、路肩，道路横坡、路肩横坡、填挖方边坡通过道路选项卡中的“创建装配”创建出本工程所需标准横断面。如图2所示。

3.5创建道路

在完成道路平面、纵断面及道路装配的设计后即可进行道路的创建。道路选项卡中的“创建道路”，在弹出的创建窗口中选择该道路对应的路线、纵断面、装配、原始地形曲面即可生成道路模型。此时的道路模型只是由线条组成的道路模型骨架，并没有形成一个有形的曲面，而在Civil 3D工程量的计算中需要通过道路曲面及原始地形曲面的一个比对才能完成工程量的计算，因此，需通过道路特性中曲面选项卡添加道路曲面，从而生成道路模型曲面。本工程道路模型曲面如图3所示。从图3中可以看出，在地形变化较大区域，道路开挖边坡与山体形成一条开挖线，道路曲面与地形曲面结合较好，满足后期工程量计算要求，软件计算的挖填方量较准确。

3.6土方工程量计算及方案比选

在创建完道路模型曲面后可对道路的工程量进行计算。首先通过横断面选项卡中的创建采样线创建出多个道路模型的横断面采样线。其次通过横断面选项卡中的提取材质设置对应的原始地形曲面及道路模型曲面，最后通过横断面选项卡中添加总体积表即可完成土方工程量的计算。

为了体现Civil 3D在方案比较方面的优势，本文假定将原道路路线设计为方案1，原道路路线生成的工程量见表1，通过添加一条新的道路路线(该路线位于原道路左侧20 m)将该路线定义为方案2，对这2条路线进行方案比选。首先，通过提取原道路中心线，将方案1的道路中心线向原道路路线左侧偏移20 m，在原地形曲面的基础上重复道路路线、道路纵、横断面及道路模型、道路模型曲面的设计，最终生成方案2的土方工程量,见表2。由此可以看出，通过Civil 3D不仅可从宏观上观察这2个方案的土方开挖情况，还可非常精细地对这2个方案进行量化对比，从而可以非常迅速的完成道路方案比选的过程。

图3　工程道路路装配模型图

里程/m挖方面积/m2填方面积/m2挖方体积/m3填方体积/m3累计挖方体积/m3累积填方体积/m3净体积/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结语

本文以新疆某工程进场道路为例，介绍了Civil 3D从原始地形曲面创建、道路平面、道路纵断面、道路装配、道路模型、道路模型曲面、土方工程量的计算等方面在道路工程方面的应用，Civil 3D不仅有极好的图形展示能力，而且还可提高道路工程设计的效率和产品质量，通过该软件的应用，笔者总结了

Civil 3D主要有以下几方面的优势：

(1) Civil 3D的曲面查看功能使设计人员能够对周围地形条件有个直观立体的认识，使设计人员能够更加准确地对道路路线进行布置。

(2) Civil 3D具有极强的动态响应功能，这使设计人员能方便进行方案比较，提高了设计人员工作效率。

(3) Civil 3D在进行土方工程量计算时，其计算精度、速度明显优于其他同类软件[5]。并且还能快速地进行方案比较。

参考文献:

[1]李俊超,李楼.AutoCAD Civil 3D和3ds Max Design在道路建模中的应用[J].测绘通报,2013(02):91-94.

[2]兰立伟,严杰.AutoCAD Civil 3D在水利工程设计中的应用[J].中国水运(下半月),2009(12):120-121.

[3]钟蜀华.Autodesk Civil 3D 2008三维数字地形模型的创建与应用[J].科技情报开发与经济,2008(10):159-161.

[4]樊旭宏.Civil 3D在场地土方量计算中的应用[J].建材技术与应用,2012(10):42-44.

[5]余剑.Civil 3D在土方量计算中的应用[J].城市勘测,2009(04):128-130.

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[9]王河川,万迪文.基于Civil 3D的道路工程设计方案比选[J].江西水利科技,2010(03)：173-175.

[10]钟蜀华.Autodesk Civil3D 2008三维数字地形模型的创建与应用[J].科技情报开发与经济,2008(10):153-155.

[11]李旭华.数字地面模型(DTM)及Civil 3D用于公路选线[J].黑龙江交通科技,2007(05):69-70.

[12]郭阳洋.Civil 3D软件在场地平整设计中的应用[J].中国市政工程,2013(04):68-69,103.

[13]王雯珏.Civil 3D在电厂总图道路设计中的应用[J].武汉大学学报(工学版),2013(S1):5-8.

[14]刘云峰.基于Civil 3d的动态数字地形模型(DTM)建立及土木工程应用介绍[J]..黑龙江科技信息,2011(36):49.

[15]郝永志.AutoCAD Civil 3D在新疆某水利工程设计中的应用[J].西北水电,2014(04):104-106.

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

文章编号：1006—2610(2016)03—0082—03

收稿日期：2016-03-24

作者简介：赵锦程(1986- )，男，陕西省西安市人，工程师，从事水利水电勘测设计研究工作.

中图分类号：TP399;TV672

文献标识码：A

DOI:10.3969/j.issn.1006-2610.2016.03.022