Chương 3 ứng dụng phần mềm AutoCAD civil 3d thiết kế hình học và tổ chức giao thông nút giao khác mức

Panorama: Thanh công cụ hiệu chỉnh tổng hơp các đối tượng có đặctính Edit *** Geometry 3.1.3 Một số thao tác cơ bản khi sử dụng Có vài thao tác cơ bản sẽ sử dụng nhiều trong qua trình là

Chương 3.

Ứng dụng phần mềm AutoCAD Civil 3D thiết kế hình

học và tổ chức giao thông nút giao khác mức.

Lời nói đầu

Hiện nay, các phần mềm cho ngành thiết kế dường ở Việc Nam chưa có phần mềm nàođáp ứng được bài toán thiết kế nút giao, đặc biệt là thiết kế nút giao khác mức Ở cácnước phát triển, các nút giao khác mức có quy mô lớn được xây dựng rất nhiều, và mộttrong các phần mềm được ứng dụng nhiều đó là AutoCAD Civil 3D của hãng AutoDesk.AutoCAD Civil 3D hiện nay cũng đang được ứng dụng khá rộng rãi tại Việt Nam trongcác dự án giao thông lớn như dự án đường cao tốc Hà Nội – Lào Cai, dự án đường caotốc Hà Nội – Hải Phòng vv…

3.1 Tổng quan về AutoCAD Civil 3D

3.1.2 Giao diện làm việc của phần mềm

Hình 3.1: Giao diện sử dụng của chương trình AutoCAD Civil 3D

Giao diện của Autodesk Civil 3D cũng rất trực quan, có nền của AutoCad và các thanhcông cụ hỗ trợ giúp người dùng thao tác các tác vụ một cách nhanh chóng nhất

Các thành phần cơ bản trong giao diện sử dụng Autodesk Civil 3D là:

1 Toolspace: Dùng để quản lý các đối tượng, bao gồm 2 thẻ: Prospector – quản lý tập hợp các đối tượng và Settings – quản lý và hiệu

chỉnh thuộc tính của đối tượng

2 Item view: Hiển thị danh sách với nội dung của các đối tượng khi

được lựa chọn trong Toolspace.

3 Standardized menus: Bao gồm các menu chứa các nhóm lệnh đầy

đủ cho từng công việc cụ thể AutoCAD Civil 3D 2008 bao gồm thêm một

số menu trong Land Desktop cũ.

4 Layout-tools: Thanh công cụ hỗ trợ thiết kế và hiệu chỉnh hình học

cho các đối tượng của Civil 3D

4

5

3

2 1

5 Panorama: Thanh công cụ hiệu chỉnh tổng hơp các đối tượng có đặc

tính Edit *** Geometry

3.1.3 Một số thao tác cơ bản khi sử dụng

Có vài thao tác cơ bản sẽ sử dụng nhiều trong qua trình làm việc với AutoCAD Civil 3Dnhư sau:

- Để xem hay tìm một đối tượng, kích chuột phải vào đối tượng trong thanh công cụ quản

lý (Toolspace, Panorama, Item view …) - chọn Zoom to

- Hiệu chỉnh các thiết đặt của đối tượng (cách thức thể hiện của đối tượng: màu sắc, vịtrí, kích thước… ) ta sử dụng thẻ Settings trên thanh Toolspace

- Hiệu chỉnh đối tượng với thanh công cụ Panorama: chọn biểu tượng trong thanh

công cụ Layout tools.

- Chọn một nhóm đối tượng (thuộc nhãn)(*): kích chuột trái vào một nhãn, các nhãn cùng

nhóm sẽ cùng được lựa chọn

- Chọn một riêng lẻ nhãn thuộc nhóm: Bấm Ctrl + kích chuột trái vào các nhãn cần chọn,

các nhãn khác trong nhóm sẽ không được chọn (điều này chỉ có trong Civil 2008)

(*) nhãn (label) ví dụ như tên của một mặt cắt hoặc tên cọc trong mặt bằng tuyến, tức là

trong Alignment (Civil 3D).

- Trong các giai đoạn chuyên sâu như tính toán khối lượng đào đắp, lưu lượng dòng chảynên kết hợp với Excel để có một kế quả tốt hơn và nhanh hơn, trong các bảng tính trong

civil 3D như hình dưới, kích chuột phải vào bảng chọn Copy to Clipboard.

-

- Khi đã làm quen với Civil 3D hay Autodesk Land Desktop, sau từng giai đoạn thiết kếnên xuất sang định dạng LandXML để quản lý và có thể làm dữ liệu song song cho cácphần mềm khác Hầu hết các phần mềm thiết kế xây dựng khác hiện nay có thể đọc vàviết ra các file LandXML

- Trong AutoCAD Civil 3D các nhãn của đối tượng (ví dụ như tên cọc tại vị trí tiếp đầu)được kí hiệu thông thường viết tắt bởi thuật ngữ tiếng Anh, để có thể thay đổi ta làm như

sau: trên thanh Toolspace\ thẻ Settings\ Kích chuột phải vào tên bản vẽ chọn Edit

Drawing Setting, trong hộp thoại Drawing Setting chọn thẻ Abbreviations.

- Các lỗi trong qua trình thao tác (Error Codes): Xem từ trang 100 file Civil_ug trong thư

mục Help sau khi cài đặt chương trình

3.1.4 Dữ liệu của AutoCAD Civil 3D

Dữ liệu đầu vào của AutoCAD Civil 3D có thể là các dạng sau:

- Tệp cao trình

- Tệp dữ liệu khảo sát (*.fbk), dữ liệu khảo sát nhập tay dạng sổ đo

- Các dạng số hóa

- Các đối tượng 3D của AutoCAD: text, block, polyline

- Dữ liệu xuất ra từ Land Desktop

…

Một số định dạng file dữ liệu dùng trong Autocad Civil 3D.

DEM, DGN, DWFTM, E00, LandXML, SDTS và SHP

3.3 Các đối tượng Civil 3D trong thiết kế đường

3.3.1 POINT-POINT GROUP

Trong Autocad Civil 3D, dữ liệu điểm có thể quản lý theo từng nhóm riêng biệt

Một điểm trong Autocad Civil 3D được hiển thị với Point styles và Point label style củanó:

Tạo nhóm điểm

 Menu: Points\ Create point group

 Toolspace\ tab Prospector: kích chuột phải vào chọn New…

Nhập điểm vào bản vẽ - Point

 Menu: Point\ Create points…

 Toolspace\ tab Prospector: kích chuột phải vào biểu tượng chọn

New…

 Xuất hiện hộp thoại Create Points:

Trong hộp thoại Create Points có rất nhiều lựa chọn để có thể tạo điểm, thường sử dụngnhiều nhất là Import Points: tạo điểm từ tệp điểm bên ngoài.

Grid surfaces

3.3.2 SURFACE – Bề mặt địa hình

Các kiểu bề mặt

Autodesk Civil 3D hỗ trợ xây dựng các kiểu bề mặt như:

Tin surfaces: Bề mặt lưới tam giác,

được thiết lập bởi dữ liệu điểm, đường

đồng mức Đó là kiểu bề mặt cơ bản phục

vụ chính cho công tác thiết kế bình đồ

tuyến Loại bề mặt này có thể lưu dưới

dạng file đuôi *.tin, và làm dữ liệu dùng

Create surface trên menu hoặc nhấn chuột phải

vào biểu tượng trong Toolspace, chọn

New…

Trong hộp thoại Create surface chọn kiểu bề

mặt là TIN Surface, lựa chọn layer, tên, trích

mô tả cho bề mặt, chọn kiểu hiển thị và chọn vật liệu của bề mặt

Để tạo dữ liệu cho mặt bằng cách Add files dữ liệu điểm cho mặt,

Add nhóm điểm hay các đường đồng mức, đường bao, đường

Breakline…:

- Nhấn chuột phải vào dạng dữ liệu muốn nhập cho mặt, chọn

Add…

Add… Boundaries để nhập đường bao ngoài

Add… Breaklines để nhập đường Breakline

Add… Contouns để nhập đường đồng mức

Add… Drawing Objects để nhập thêm các đối tượng của bản vẽ khác.

Add… Point Files để nhập file dữ liệu điểm cho mặt.

Add… Point Groups để nhập các nhóm điểm mà ta đã tạo sẵn trong Point Groups ngoài

đối tượng mặt

Ta có thể nhập thêm từng đỉểm, nhập các đường thẳng trong biểu tượng Edits

…

3.3.3 ALIGNMENT

Alignment đặc trương cho các đường như tim tuyến, mép đường, dải đất bên đường, vỉa

hè … Một công việc thường xuyên và đầu tiên đó là vạch tim tuyến bằng Alignment

Tạo Alignment bằng Alignment Layout Tools

- Chọn menu Alignment\ Create By Layout

Trong hộp thoại Create Alignment-Layout thực hiện

một số thao tác cơ bản như:

+ Đặt tên cho tim tuyến chuẩn bị thiết kế (name)

+ Mô tả Alignment

+ Chọn kiểu hiển thị tim tuyến, layer…

- Trong thanh Alignment Layout Tools

Sử dụng các biểu tượng khi muốn làm các thao tác:

Sử dụng biểu tượng này để bắt đầu tiến hành vạch tuyến Trong đó gồm các biểutượng:

: Vạch tuyến không kèm theo bố trí đường cong nằm

: Tangent-Tangent(With curve) Vạch tuyến kèm theo bố trí đường cong nằm.

: Lựa chọn bán kính, dạng của đường cong nằm và chiều dài đường congchuyển tiếp nếu cần trong hộp thoại Curve and Spiral Settings

: Biểu tượng này sẽ chèn thêm một đỉnh mới cho tuyến (kí hiệu là điểm PI)

: Xoá đỉnh (điểm PI) trong Alignment

Tạo Alignment bằng đường Polyline

Các bước thực hiện như sau:

- Tạo một đường Polyline bình thường

- Từ menu Alignment, chọn Create from Polylines

- Chọn vào đường Polyline muốn tạo thành Alignment

Sau khi có một Alignment tạo từ Polyline, để tạo đường cong nằm ta tiến hành trên thanhcông cụ Alignment Layout Tools như bình thường.

Tạo Alignment bằng cách Import XML file.

Công việc này rất có ích cho công tác nâng cấp thiết kế tuyến cũ

Khi nhập file Xml cho một Alignment, file này chứa đầy đủ thông tin về vị trí (site), cácgía trị độ dài tuyến, bán kính, độ dài đoạn chuyển tiếp đường cong nằm …

Thực hiện nhập file như sau:

Từ menu File, chọn Import, chọn Import LandXML… trong hộp thoại Import LandXMLchọn file cần nhập

Xem xét các thiết lập của Alignment – Hiệu chỉnh Settings của Alignment.

- Ta có thể thay đổi các kiểu hiển thị đường tim tuyến vừa

thiết kế bằng cách thay đổi các thiết đặt hiện hành đang sử

dụng cho nó trong thẻ Setting trên thanh Toolpace.

đường tim tuyến

Ta có thể dùng Alignment Styles để điều khiển sự hiển thị của từng thành phần trên

đường tim tuyến thiết kế trên địa hình

đường cong

cong

tim tuyến, thể hiện trong hộp thoại Create Alignment - Layout.

Ứng dụng thay đổi Settings để hiệu chỉnh hiển thị của các Label trên Alignment.

Trên Alignment thể hiện các vị trí sau:

Major Station: là các Station chính, cách nhau một khoảng cố định.

Minor Station: là các Station phụ, nằm xen giữa các Major Station.

Geometry Point: Các đỉnh có sự thay đổi hình học của tuyến (tiếp đầu, tiếp cuối, nối đầu,

nối cuối …)

Profile Geometry Point: Các điểm đặc biệt trên trắc dọc

Design Speed: Các điểm có sự thay đổi vận tốc thiết kế.

3.3.4 PROFILES – TRẮC DỌC

Bao gồm nhóm đối tượng trong trắc dọc như trắc dọc tự nhiên, trắc dọc thiết kế (đường

đỏ).

Trắc dọc sau khi thiết kế được lưu trữ trong thẻ Prospector trên thanh Toolspace như sau:Site\ Alignments\ Design Alignment name\ Profile – Profile view.

 Trắc dọc tự nhiên: Menu Profiles\ Create Profile from Surface

Muốn thể hiện trắc dọc của đường trên mặt nào, ta chọn mặt đó trong khung Select

surface, sau đó chọn vào biểu tượng Add>>.

 Thiết kế đường đỏ: Menu Profiles\ Create Profile by layout…

 Xây dựng mặt cắt ngang phụ cho trục chính:

3.3.5 CORRIDOR – Mô hình bề mặt tuyến

Assembly – Thiết kế trắc ngang theo mẫu

Có thể thiết kế mặt cắt ngang chuẩn từ các mẫu có sẵn trong chương trình hoặc tự địnhnghĩa bằng các đường Polyline

 Chọn menu Corridor\ Create Assembly … và sử dụng

để dùng các khuôn mẫu có sẵn

 Chon menu Corridor\ Create Subassembly from Polyline và chọn vào khuônđường bằng đường polyline kín.

Ví dụ một mẫu Barrie tự tạo bằng đường Polyline

Tạo mặt bằng tuyến:

 Chọn menu Corridor\ Create Corridor

 Chọn Alignment

 Chọn đường đỏ trên trắc dọc

 Chọn vào mẫu trắc ngang

3.3.6 SECTION – XUẤT MẶT CẮT NGANG

3.3 Ứng dụng AutoCAD Civil 3D 2009 – Thiết kế hình học và tổ chức giao thông nút giao khác mức Kèn Trumpet

3.2.1 Xây dựng và phân tích mô hình địa hình

Mặt bằng tự nhiên xây dựng lấy tên là EG, dữ liệu là các đường đồng mức được xâydựng từ các đường polyline

Mở rộng các thuộc tính của bề mặt trong thanh Toolspace, kích chuột phải vào Contours,chọn Add… chọn vào tất cả các đường polyline 3D

3.2.2 Thiết kế tim tuyến cho các nhánh và trục chính, trục phụ

Các Alignment chính đại diện cho các nhánh và trục chính và trục phụ được thể hiện ởtrong hình dưới

Tạo các các đường giới hạn tại mũi rẽ vào và rẽ ra:

3.2.3 Thiết kế trắc dọc

Nguyên tắc thiết kế

Đối với trục chính, trắc dọc thiết kế chỉ dựa và các cao độ khống chế (có lưu ý thêm đếncao độ phần chui qua cầu vượt, tránh cho cao độ mặt cầu quá cao), đối với trục phụ cóphần cầu vượt và các nhánh tại các đoạn vào và ra có cao độ khống chế bởi bề mặt đườngcủa trục chính và trục phụ

Thiết kế ví dụ đường đỏ cho nhánh 1:

 Trắc dọc và đường đỏ của trục chính được tạo đầu tiên:

 Xây dựng mặt cắt ngang phụ cho trục chính:

Đặc điểm mặt cắt ngang phụ trục chính:

- Rộng dải phân cách: 3m, độ dốc: 0%

- Rộng dải an toàn: 2x0.75m, độ dốc: 2% nghiêng ra phía ngoài

- Rông phần xe chạy lấy thật rộng sang hai bên: 2x30m

 Xây dựng bề mặt phụ của trục chính chứa đoạn ra của nhánh 1

Trong thẻ Surface: chọn dữ liệu xây dựng bề mặt là các đường (link) phía trên (top)

 Tương tự xây dựng một bề mặt phụ cho trục phụ, chứa đoạn ra của nhánh 1

 Xuất trắc dọc tự nhiên của nhánh 1 trên bề mặt tự nhiên, bề mặt phụ của trụcchính, bề mặt phụ của trục phụ

Tương tự thiết kế trắc dọc của trục phụ đoạn có cầu vượt:

- Giải phân cách giữa (cho trục phụ): MedianFlushWithBarrier

- Mặt đường: Dùng LaneOutsideSuper

- Lề đường:

- Taluy:

- Mặt cắt ngang cầu:

3.2.5 Thiết kế chi tiết mô hình nút giao

Đối với các đoạn chỉ có một tuyến độc lập, việc thiết kế mô hình tuyến phục vụ cho việcxuất mặt cắt ngang, tính toán khối lượng về sau được thực hiện bình thường như trongphần xuất Corridor

Đối với các đoạn nhập, tách làn tại các mũi rẽ vào, rẽ ra được thiết kế như dưới đây:

Mô hình thiết kế mũi rẽ ra nhánh 1Mũi rẽ gồm 3 vùng cơ bản, phân chia bởi tim trục chính, tim đường nhánh 1, và mép làn

xe chạy ngoài cùng trên trục chính (cắt tim trục phụ tại điểm A)

Các điểm khống chế: A, B, C, D như hình vẽ Điểm D là điểm bắt đầu mép làn xe dừngkhần cấp chạy trùng với tim nhánh 1

Cao độ mép làn xe chạy lấy cao độ thiết kế theo bề mặt của trục chính:

Mép làn xe dừng khẩn cấp tại mũi rẽ có cao độ thiết kế một phần theo trục chính, mộtphần theo trục phụ, đoạn vê tròn là đoạn chuyển tiếp cao độ giữa trục chính và trục phụ:

 Vùng 1:

- Phần 1: Thiết kế Corridor theo Alignment là tim nhánh 1, mặt cắt ngang không

có lề đường và taluy bên trái, kết thúc tại điểm D:

- Phần 2: thiết kế Corridor như trên, sử dụng mặt cắt ngang đầy đủ (mặt cắtngang cơ bản của nhánh rẽ), phần mép lề đất chạy theo Alignment mép tayluy,kết thúc tại điểm C.

 Vùng 3:

- Phần 1: thiết kế corridor theo Alignment là tim trục chính, mặt cắt ngang bêntrái chỉ có 3 làn xe chạy, làn ngoài cùng chạy bám theo Alignment là timnhánh 1, kết thúc tại điểm A

- Phần 2: như phần 1 nhưng mép làn xe chạy ngoài bám theo Alignment là méplàn xe chạy, kết thúc tại điểm B

Mô hình Corridor đoạn rẽ ra của nhánh 1

3.3.6 Tính toán khối lượng đào đắp nút giao

Khối lượng đào đắp nền đường được tính theo từng nhánh rẽ và các trục chính và trụcphụ Các bước để xuất khối lượng cơ bản như sau:

- Xây dựng bề mặt Datum cho các tuyến:

o Kích chuột phải chọn vào Corridor của tuyến (ví dụ nhánh 1) trên bản

vẽ hoặc trong thanh Toolspace\ chọn Corridor Properties\ trong hôpthoại Corridor properties – nhánh 1, chọn thẻ Surface:

o Chon biêu tượng để xây dựng một mặt từ Corridor nhánh 1.

o Chọn Data type: Links

o Chọn Specify code: Datum

o Chọn biểu tượng để cập nhập dữ liệu xây dựng bề mặt

- Định vị trí xuất các mặt cắt ngang cho từng tuyến: Menu Section\ chọn CreateSample line

- Lựa chọn dạng tính toán khối lượng (dạng đào đắp): Menu Section\

, có thể xem một số hình ảnh minh họa sau:

Chọn Alignmet: nhánh 1, nhóm mặt cắt vừa tạo từ nhánh 1.

- Xuất các bảng khối lượng: Menu Section\ Add tables\ Total volume.Bảng khối lượng đào đắp tham khảo trong phụ lục phần 1:

3.3.7 Phân tích khả năng thoát nước cho nút

Sau khi hoàn thành việc mô hình nút giao, ta xây dựng bề mặt mới bao gồm các bề mặtcủa các tuyến và bề mặt tự nhiên liên kết với nhau qua chân ta luy Từ đây ta có thể thểhiện các mũi tên hướng dốc, kiểm tra có xẩy ra tình trạng đọng nước tại các mũi rẽ haykhông …

Mô hình phân tích khả năng thoát nước