基建BIM课堂 | 简单又复杂的小参数:横坡

2021-09-08

这里是干货多、废话少的技术分享栏目,咱不整那些花里胡哨的,直接讲重点。
本期要讲的内容是横坡,一个市政工程施工的常见参数。


在建模过程中,你是否遇到过以下几种“翻车”情况:
像这样的:


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或者这样的:

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还有这样的:

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诸如此类模型问题,基本都是由于构件横坡的数值错误导致。如果你也被这种问题所困扰,那请阅读下面的文章内容,助你攻克建模横坡问题。


1、什么是横坡???



横坡的官方定义是路幅和路侧带各组成部分的横向坡度,指路面、分隔带、人行道、绿化带等的横向倾斜度。作用是使人行道、车行道与绿化带上的雨水通畅地流入街沟,常以%或小数值表示。

简单来讲就是一个横向的,垂直于行车方向的构件坡度,主要作用是排水,如下图所示:


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大部分情况下横坡的数值都是个固定数值,最常见的是2%,倾斜方向通常为沿路线中心线,内侧高,外侧低。

光看这种情况的话横坡不是个很复杂的东西。但是在特殊情况下,横坡的数值与方向就似乎变化无常,捉摸不透,就像下面这些图片:

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会出现这种情况,是因为横坡的确定还有一个重要的参数影响—超高

超高的形成,是由于车辆在曲线上行驶时,受横向力或离心力作用会产生滑移,为抵消车辆在圆曲线路段上行驶时所产生的离心力,保证列车能安全、稳定、满足设计速度和经济、舒适地通过曲线,在该路段设置的外侧高于内侧的单向横坡。

当然超高的计算和应用涉及很多抽象难懂的专业知识,作为BIM建模中的应用,我们只需要知道超高会导致横坡变化,能看懂变化规律即可


2、图纸中的横坡识别方法!!!

识别超高渐变图

超高渐变图通常位于设计图纸的路线纵断面图中,这张图通常在图纸分册的第一册-路线里,查找图纸目录即可快速找到位置:


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图中有着非常多的超高参数数据,如下图:

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超高渐变率:根据道路宽度、渐变段长度、起终点横坡计算出来的一个比率。建模的话用不上这个,忽略就行。(千万不要把这个数看成横坡数值了)。

超高旋转轴线:坡度旋转的中心线,也是路线的中心线,该位置横坡为0。在轴线上面的路面变化线代表该位置沿中心线朝外侧走是上坡,反之为下坡。

内外侧路面变化线:虚线为内侧,通常情况下代表路线左侧(注意是通常情况),另一条则为实线,是外侧线,通常代表右侧。确定了左右侧分别是哪条线之后,我们就可以顺着线判断横坡的变化规律。

如上面那张图的超高情况,右侧为实线,则里程K2+712.401之前为朝外侧下坡的2%横坡,K2+712.401~K2+762.401这段中,横坡为线性变化,之后变成朝外侧下坡的4%横坡,在K2+891.871处横坡再次发生变化。

通过超高渐变图我们可以计算任意里程的左右侧横坡数值,因此看懂超高图是保证构件横坡正确的重中之重。


识别横断面图

道路、桥梁、隧道中均有各位置的横断面图纸,其中就会标注路面的横坡数值与方向。


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横断面图如果没有特殊说明,都是向着路线前进方向进行断面剖切的。因此我们可以根据横断面判断路线左右侧横坡的坡度方向,再结合超高渐变图,判断实线虚线分别对应的哪一侧。


识别构件构造图

部分构件的构造图中,也会直接给出构件的横坡数据,如下图的盖梁横坡。


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但使用此数据时,需注意坡度的正负方向,这里是一个常见的易错点。



坡度的正负方向,通常在注释中会进行说明,桥梁的话通常在桥型布置图中,如下图:


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3、建模过程中的横坡识别



通过超高图,可以知道任意里程位置的横坡数据,但为提升效率也有一定的快捷方式与技巧来确定模型构件的横坡。下面列举一些典型案例:

盖梁

盖梁通常在一般构造图的参数表里会有每个盖梁的横坡数据,可直接使用,但需注意坡度正负方向。

预制梁

查找图纸是否有预制横坡表,也是有正负方向区别。


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如果没有,那可根据这一跨预制梁位置的前后两个盖梁横坡加起来除以二,来确定预制梁的横坡数值。

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现浇梁


查找图纸是否有箱梁预制横坡表,可直接得知各位置的横坡。


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如果没有的话可参考横断面图中横坡数据(注意看注释,这个数据可能为示意数据,不能用)。横断面里也没有那还是只有看超高图计算横坡,注意部分里程在横坡变化段上,需通过前后里程横坡与该里程的长度比例计算(插值法,公式可以打个草稿自己推一下)。


道路及隧道

同样可根据横断面图确定(注意是不是示意的横坡)。如模型分段位置不在横断面图对应的里程上,则还是得用超高图计算。

4、模型坡度的核对


横坡通常会影响整个模型的位置变化,所以有横坡的模型构件一定要先核对坡度无误后再进行后续工作。

按常识判断

BIM模型旨在还原真实的工程构件,首先得符合常理。可先根据常识判断模型坡度是否合理。

如在曲线路线处沿转弯曲线圆心的方向,通常都是是下坡(上坡车容易飞出去)。一跨梁之间的两个盖梁,通常不会出现一个2%的坡另一个-2%的横坡突然变化。

按图纸的横断面方向核对

横断面图纸没有特殊说明都是沿路线前进方向剖切,可根据路线设计线以及图中高程标注核对坡度方向与数值。


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如此图中,路线设计线在盖梁右侧,按照参数H6高程数值大于H5,则此构件左侧远离路线处为下坡。


桥梁上下部结构对比

上下部结构在同一位置处横坡,不说是肯定一模一样也至少是同一个坡度方向,一正一负的一定有问题,需检查核对。

链接其他模型核对

更保险一点的话,如果正在建模的模型附近有别的建好的模型,可以链接到本模型里查看衔接处横坡是否匹配,确保横坡准确无误。

以上就是本次分享的全部内容了。希望对各市政BIM工程师们有一定帮助,喜欢本文章的小伙伴不要忘了点赞、在看、分享支持一下。

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下期内容——市政Dynamo程序常用思路分享,敬请期待!


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