土石方量计算程序设计
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一、公路4、例如:下列为某清单工程量。
假设土方换算系数为1.16,石方换算系数为0.92关于路基土石方预算定额的套用3、清单列表中,利用方和借方数量均为压实体积数量,而土石方平衡表中,利用方和借方均方,故在列清单数量时,应将土石方平衡表中的利用方和借方数量乘系数,变成压实方。
在套用定额时用方和借方的推、挖、运数量为天然密实方,压实数量为清单中的压实方量。
公路工程和市政工程的土石方平衡,在定额要求上有一定区别,主要反映在虚方和实方上。
公路工程直接要求在土方平衡时可以考虑虚方、压实方和自然方的体积变化;市政工程在清单或预工程量计算时是不考虑上述变化的,需要在清单或预算组量时,作为施工措施进行考虑。
也就是说不容更改清单工程量,但在清单构成时考虑体积变化。
具体换算的比例,应严格按照定额中给出的换算系数执行,不得随意更改。
1、在土石方调配数量表中,除填方为压实方外,其余均为天然密实方(自然方),土石方已做过平衡算。
2、公路清单一般设有挖方、利用方、和借方。
弃方不列,套用定额时放在挖方中计算;以秦海线为例二、市政1、市政清单一般设有挖方、填方、缺方内用(借方)和弃方(弃方套定额时在挖方中体现);6、以土方为例,清单套定额时,挖方土296543.7(包括挖掘机挖普通土118617.4,挖掘机挖硬土17792方土61649.9);利用土方202494.39(包括推土机推本桩利用土4953.6、压路机压本桩利用土4270.34,自卸车运运土229939.6,压路机压远运土198224.05,洒水车洒水);借方土114004.83(包括挖掘机挖132245.5,自卸车运132245.5,压路机压114004.83,洒水车洒水).注:土石方换算中,天然密实土方换压实方时,数量变小;天然密实石方换压实方时,数量变大。
5、规范要求,列清单时,利用方和压实方应为实体,则清单中本桩利用土方(实体)=4953.6/1.16=42用中土方(实体)=229939.9/1.16=198224.05,远运利用石方(实体)84259.8/0.92=91587;借方土(实体)=132245.46/1.16=114004.835、规范要求,列清单时,利用方和压实方应为实体,则清单中本桩利用土方(实体)=100石方(实体) =50/0.92=54.35;远运利用中土方(实体)=300/1.16=258.62,石方=200/0.92=217.39借方土=100/1.16=86.2,石方=250/0.92=271.742、在土石方数量调配表中,有挖方(自然方)、填方(实体)、本桩利用(实体)、填缺(余(自然方)。
土方工程施工计算一、土方工程施工计算的基本原理土方工程施工计算是根据土体的性质、用途、规模等条件,按照一定的施工工艺和方法,对土方量、工程量、材料消耗、机械台班等进行综合计算,确定土方工程施工的各项参数和数据。
其基本原理主要包括以下几点:1. 根据工程要求进行计算土方工程施工计算首先要根据工程的设计要求和规范要求进行计算。
比如,根据工程的设计图纸和技术规范,确定土方工程的开挖深度、填方高度、坡度要求等参数,以及对土体的强度、稳定性、排水性等性质的要求,从而确定土方工程的施工方案和计算方法。
2. 考虑土方工程量和工程量土方工程施工计算还要考虑到土方工程的土方量和工程量。
土方量包括开挖土方量和填方土方量,需要根据地面的实际情况和工程要求进行准确的计算。
工程量包括土方工程的面积、体积、长度等,也需要根据工程的实际情况和要求进行综合计算。
3. 考虑机械台班和施工进度土方工程施工计算还要考虑到土方机械台班和施工进度。
机械台班包括土方机械的种类、型号、数量、工作效率等信息,需要根据土方工程的实际情况和要求进行选择和计算。
施工进度包括土方工程的施工周期、工期、进度计划等,也需要根据工程的实际情况和要求进行制定和计算。
以上是土方工程施工计算的基本原理,接下来将介绍土方工程施工计算的方法和步骤。
二、土方工程施工计算的方法和步骤土方工程施工计算的方法和步骤主要包括以下几点:1. 根据工程要求确定计算方法根据土方工程的设计要求和规范要求,确定土方工程施工计算的方法。
一般来说,土方工程施工计算可以采用传统的手工计算方法,也可以采用计算机辅助设计软件进行计算,具体方法可以根据工程的实际情况和要求进行选择。
2. 进行土方量和工程量的计算根据土方工程的设计图纸和技术规范,进行土方量和工程量的计算。
土方量的计算包括开挖土方量和填方土方量的计算,需要考虑到土方工程的实际情况和要求,进行准确的计算。
工程量的计算包括土方工程的面积、体积、长度等,也需要根据工程的实际情况和要求进行综合计算。
本帖隐藏的内容需要回复才可以浏览土方测算的验方计算方法作者:张明睦 | 检索:测绘论文,三角网,底高程,顶高程,土方测算[摘要] 经过一定范围的市场调查,从用户的角度对目前投入使用的数字化测图软件在性能和适用方面进行分析和实际工作的坐标法测图的应用,不断对坐标法测图应用于土方测量计算进行探讨优化。
细述计算机以清华山维公司研制的EPSW电子平板测图系统为工作平台进行土方量三角网法计算的数据处理及操作应用。
[关键词] 三角网底高程顶高程土石方量的计算是工程费用概算及方案选优的重要因素,故工程施工前的设计阶段必须对土石方量进行预算,工程施工后的竣工阶段必须对土石方量进行结算。
土石方量预算是设计高程作为底高程,以施工前现状地形高程作为顶高程。
土石方量结算是施工后现状地形高程作为底高程,以施工前现状地形高程作为顶高程。
土石方量的计算方法有方格网法,等高线法,断面法和三角网法。
在实际测量时,无论是方格网还是作断面,其工作量都较大,而且一旦选定方格网的起始边或断面便很难反映地形的实际特征,使得测出的土方量与实际的土方量有较大的出入。
等高线法其存储数据量大,数据结构复杂和难以建立。
而三角网法构成的系统性能最优,并能克服地形起伏不大的地区产生冗余数据的问题,精度高于方格网法,等高线法,断面法精度。
一.计算方法:在原图(施工前现状地形图)中建立数字模型(DTM)。
在收方图(施工后的竣工地形图或设计图)中建立数字模型(DTM)。
计算在原图中建立数字模型(DTM)的(顶高程)与在收方图中建立数字模型(DTM)的(底高程)相减的数字模型(DTM)。
通过底高程与顶高程相减的数字模型(DTM)来计算土方量。
即计算在原图中的各坐标点对应在收方图中各坐标点的高程,求得各坐标点相对应的坐标点高差。
同样计算在收方图中的各坐标点对应在原图中各坐标点的高程,求得各坐标点相对应的坐标点高差。
在土方计算图中,用两个图的坐标点高差数据进行数字模型(DTM)建立,绘制等高线。
填挖土石方计算公式是什么填挖土石方工程是土木工程中非常常见的一种工程,它涉及到土方的填挖和石方的运输等工作。
在进行填挖土石方工程时,需要对土方和石方进行计算,以确定工程所需的土石方数量。
而填挖土石方的计算公式就是用来计算土方和石方的数量的。
下面我们就来看一下填挖土石方计算公式是什么。
填挖土石方计算公式通常包括以下几个要素:工程的设计图纸、土石方的体积和密度、填挖的坡度和工程的施工进度等。
根据这些要素,可以使用以下的计算公式来计算填挖土石方的数量:1. 土方的计算公式。
土方的计算公式一般为,土方量 = 断面面积×断面长度×断面间距。
其中,断面面积是指土方工程横截面的面积,可以根据设计图纸和地形测量数据来确定;断面长度是指土方工程横截面的长度,也可以根据设计图纸和地形测量数据来确定;断面间距是指土方工程横截面之间的间距,同样可以根据设计图纸和地形测量数据来确定。
通过这个公式,就可以计算出土方工程所需的土方量。
2. 石方的计算公式。
石方的计算公式一般为,石方量 = 石方体积×石方密度。
石方体积是指石方的体积,可以通过设计图纸和地形测量数据来确定;石方密度是指石方的密度,不同类型的石方密度是不同的,可以通过实验或者文献资料来确定。
通过这个公式,就可以计算出石方工程所需的石方量。
在进行填挖土石方计算时,还需要考虑到填挖的坡度和工程的施工进度等因素。
填挖的坡度会影响土方和石方的计算,而工程的施工进度也会影响土石方的计算结果。
因此,在进行填挖土石方计算时,需要综合考虑这些因素,以确定准确的土石方数量。
在实际的填挖土石方工程中,填挖土石方计算公式是非常重要的工具,它可以帮助工程师和施工人员准确地计算土石方的数量,从而为工程的施工提供准确的数据支持。
因此,掌握填挖土石方计算公式是非常重要的,它可以帮助我们更好地进行土石方工程的设计和施工。
总之,填挖土石方计算公式是土石方工程中非常重要的工具,它可以帮助我们准确地计算土石方的数量,为工程的设计和施工提供准确的数据支持。
土石方计算方法土石方计算是土木工程中非常重要的一环,它涉及到工程施工中土方和石方的开挖、填方和运输等工作。
正确的土石方计算方法对工程的顺利进行至关重要。
本文将介绍土石方计算的基本方法和步骤,希望能够对工程人员有所帮助。
首先,进行土石方计算之前,需要对工程现场进行详细的勘测和测量,获取地形地貌的相关数据。
这些数据包括地表高程、地下水位、土壤类型、岩石的种类和分布等。
通过这些数据的获取,可以为土石方计算提供准确的基础。
其次,根据勘测和测量所得的数据,进行土石方的分块划分。
根据工程的实际情况,将工程现场划分成若干个区域,对每个区域进行独立的土石方计算。
这样可以使得土石方计算更加精确和可控。
接着,进行土石方的数量计算。
在进行土石方数量计算时,需要根据不同区域的地形地貌和工程要求,确定开挖或填方的数量和方式。
同时,还需要考虑到土方和石方的堆放和运输方式,以及可能出现的浪费和损耗等因素。
然后,进行土石方的体积计算。
土石方的体积计算是土石方计算的核心内容之一。
在进行土石方体积计算时,需要根据勘测和测量所得的地形地貌数据,结合土方和石方的堆放方式和施工工艺,计算出每个区域土石方的实际体积。
最后,进行土石方的运输和施工方案设计。
在进行土石方的运输和施工方案设计时,需要考虑到土石方的实际体积、运输距离、运输工具和工艺设备等因素,制定合理的运输和施工方案,以保证土石方的顺利开挖、填方和运输。
综上所述,土石方计算是土木工程中不可或缺的一部分,它直接影响着工程的施工进度和质量。
正确的土石方计算方法能够为工程的顺利进行提供有力的支持,因此工程人员在进行土石方计算时,务必要严格按照规范和要求进行,以确保工程的顺利进行和顺利完成。
土石方工程施工中的土石方计量与结算土石方工程在土木工程中占据着重要的地位,是一项基础性的工程活动。
土石方计量与结算作为土石方工程中的一项重要工作,对于确保工程质量、合理控制工程成本以及保障合同权益具有重要意义。
本文将对土石方计量与结算的相关内容进行论述。
第一部分:土石方工程概述土石方工程是指在土地开发与基础设施建设中,进行土方和石方的挖、填、运、设施建设和再利用等过程。
它涉及到的范围广泛,包括基础地质勘察、场地平整、挖土施工等。
土石方工程施工中涉及的土石方计量与结算是确保工程进展顺利、质量可控的重要环节。
第二部分:土石方计量的原则与方法2.1 计量原则土石方计量的原则主要包括公正、准确、连续、实用四个方面。
公正是指土石方计量应当公平合理,保证各方权益得到保障;准确是指土石方计量应当根据实际施工情况进行准确测量;连续是指土石方计量应当及时进行,保证土石方工程的顺利推进;实用是指土石方计量应当符合实际工程需求,便于后续结算和审计工作。
2.2 计量方法土石方计量通常采用三角剖分法、差额法和应网法等方法。
三角剖分法是指基于地形地貌特征,将场地划分为若干个小三角形,通过测量各个小三角形的均高、面积等参数,计算出土方和石方的数量;差额法是指通过测量开挖前后的场地高程差值,根据不同地块的高程差值计算出土方和石方的数量;应网法是指在工程场地上建立网格,通过测量网格内的高程差值确定土方和石方的数量。
第三部分:土石方结算的相关问题3.1 结算依据土石方工程的结算依据主要包括工程量清单、设计文件、施工方案和检测报告等。
工程量清单是土石方结算的主要依据,其中记录了土方和石方工程的各项工程量参数;设计文件和施工方案是土石方结算的基础,其中包括了土石方的设计要求和施工工艺;检测报告是土石方结算的重要依据,通过现场检测和监测,确保土石方工程的质量可控。
3.2 结算方式土石方工程的结算方式主要包括按照开挖土方和填方的实际工程量进行结算,以及按照标准容重进行结算两种方式。
土石方计算土方量的计算是建筑工程施工的一个重要步骤。
工程施工前的设计时期必需对土石方量进行预算,它直接关系到工程的费用概算及方案选优。
在现实中的一些工程项目中,因土方量计算的精准性而产生的纠纷也是常常碰到的。
如何利用测量单位现场测出的地形数据或原有的数字地形数据快速准确的计算出土方量就成了人们日趋关切的问题。
比较常常的几种计算土方量的方式有:方格网法、等高线法、断面法、DTM法、区域土方量平稳法和平均高程法等。
一、断面法本地形复杂起伏转变较大,或地狭长、挖填深度较大且不规那么的地段,宜选择横断面法进行土方量计算。
上图为一渠道的测量图形,利用横断面法进行计算土方量时,可依照渠LL,按必然的长度L设横断面A一、A二、A3……Ai等。
断面法的表达式为(1)在(1)式中,Ai-1,Ai别离为第i单元渠段起终断面的填(或挖)方面积;Li为渠段长;Vi为填(或挖)方体积。
土石方量精度与间距L的长度有关,L越小,精度就越高。
可是这种方式计算量大, 尤其是在范围较大、精度要求高的情形下更为明显;假设是为了减少计算量而加大断面距离,就会降低计算结果的精度; 因此断面法存在着计算精度和计算速度的矛盾。
二、方格网法计算关于大面积的土石方估算和一些地形起伏较小、坡度转变平缓的场地适宜用格网法。
这种方式是将场地划分成假设干个正方形格网,然后计算每一个四棱柱的体积,从而将所有四棱柱的体积汇总取得总的土方量。
在传统的方格网计算中,土方量的计算精度不高。
此刻咱们引入一种新的高程内插的方式,即杨赤中滤波推估法。
杨赤中推估杨赤中滤波与推估法确实是在复合变量理论的基础上,对已知离散点数据进行二项式加权游动平均,然后在滤波的基础上,成立随即特点函数和估值协方差函数,对待估点的属性值(如高程等)进行推估。
待估点高程值的计算第一绘方格网, 然后依照必然范围内的各高程观测值推估方格中心O的高程值。
绘制方格时要依照场地范围绘制。
由离散高程点计算待估点高程为(2)其中,为参加估值计算的各离散点高程观测值,为各点估值系数。
h方格中三个角点为挖方(或填方)另一角点为填方时(或挖方)时,其填方部分的土方量为:V4=a2h43/6(h1+h4)(h3+h4)其挖方部分土方量为:V1、2、3=a2(2h1+h2+2h3-h4)/6+V4②三角棱柱体的体积计算方法。
计算时先顺地形等高线将各个方格划分成三角形,每个三角形三个 V=a2(h1+h2+h3)/6式中:a—方格边长,m;h1、h2、h3—三角形各角点的施工高度,用绝对值代入,m。
三角形三个角点有填有挖时,零线将三角形分成两部分,一个是底面为三角形的锥体,一个是底面 V锥=a2h33/6(h1+h3)(h2+h3)楔形部分的体积为:V楔=a2/6[h33/(h1+h3)(h2+h3)-h3+h2+h1]式中:h1、h2、h3—三角形各角点的施工高度,取绝对值,m。
其中h3指的是锥体顶点的施工高度。
土石方工程分为许多子类比如:平整场地、挖土、回填土、土石方运输和机械施工的土石方工程。
人工土方工程一般用的比较多,这里稍微详细说下。
首先要弄清楚计算条件,主要是:土壤类别、土壤干湿状况放坡系数:土壤类别放坡起点深度人工挖土机械挖土坑内作业坑上作业一、二类土超过1.20m 1∶0.50 1∶0.33 1∶0.75三类土超过1.50m 1∶0.33 1∶0.25 1∶0.67四类土超过2.00m 1∶0.25 1∶0.10 1∶0.33沟槽的工作面宽度:砖基础每边增加200mm;浆砌毛石、条石基础每边加150mm;混凝土基础需支模板的每边加300mm;基础垂直面做防水层每边增加800mm。
有了以上这些基础的准备之后,可以进行具体的土方工程量计算了。
就说几个常用的吧:1.平整场地:按建筑物外墙外边线每边各加2m,以平方米计算。
一般的建筑都是矩形,或者矩形的组合,所以用矩形平面:S=(A+4)×(B+4)=底层建筑面积+2×外墙外边线长+162.土方开挖土方开挖包括挖沟槽、挖基坑、挖土方三部分,均按体积计算工程量,按天然密实体积为准,虚方体积和夯实体沟槽:按地槽的横截面面积×槽长以m3计算。
路基土石方的计量的程序及计算方法1路基土石方计量的基本原则由于路基土石方计量存在工作量大、周期长的复杂性,为减少计量的工作量,提高计量的准确性,在实际计量工程中业主大多采用“总量控制,分期计量支付”方法进行计量支付,即先确定合同计量范围内土石方的总量,分期计量时按每次完成的工程量进行统计,但分期计量的总量按事先确定的总量进行封顶控制。
目前“总量控制”常见的方法有两种:1.1 以施工图设计数量进行合同范围内土石方的总量控制。
如果发现施工图设计数量与现场情况有出入,承包人在动工之前应向监理工程师报告,经检查确认属实后按现场情况调整设计数量作为总量控制的数量。
若承包人在动工之后提出设计数量与现场数量不符,由于无法确认,则不予调整总量控制的数量。
1.2 以实测数量进行合同范围内土石方的总量控制。
业主组织施工单位和监理单位的测量工程师在工程动工之前对合同计量范围内的路线中桩的地面线、横断面线、土石比等资料进行详细测量并测算出土石方总量,以此数量进行土石方总量控制。
2土石方计量的程序2.1 路基土石方计量的组织类型一般为承包人进行计量。
由承包人对已完成的土石方量进行计量,然后将计量的记录及有关资料报送监理工程师。
2.2 监理人员现场核实且监理工程师对中间计量表及有关资料进行确认后作为中期支付的依据。
2.3 高级驻地监理工程师对计量结果进行审查。
审查包括两个方面:一是计量的工程质量是否达到合同的标准;二是计量的过程是否符合合同条件。
2.4 总监理工程师代表处对工程计量项目进行审定。
在审定过程中有权对计量的工程项目质量进行抽检,抽检不合格的项目不予计量,对计量过程有错误的项目进行修正或不予计量。
只有经总监工程师审查批准后的工程项目才予以支付。
3土石方计量的常见影响因素在计算土石方工程数量时,工作量较大,再加之工程复杂对路基填挖影响的不确定性,使得土石方体积计算的精确性受到很大的影响,对于经常采用的平均横断面法计算规则,对于不同横断面之间的面积差可选择不同的计算公式。
纬地土石方可视化调配系统常见问题编写:杨政文复核:娄峰1、为什么土方调配系统输出的土方计算表中的数量计算结果和手工复核结果不一致?答复:请首先检查土方调配表中的断面面积是否与横断面图中的面积相符。
如果不相符首先应该检查问题是否出在路槽面积扣除、或者没有采用最终的横断面设计成果(即土石方数据)进行调配等方面。
其次,再检查有问题段落的土石方逐桩数量计算表,从桩号到面积,从面积到填挖方断面体积(数量),从挖方分类到六类土各自数量,从调配原则设置取用到填挖方以及借方具体数量。
不能只看每公里表和运量统计表的数量,因为这两种表中的数量都是完全从土石方逐桩数量计算表中统计得来的。
只要土石方逐桩数量计算表的数据正确,那么后面两种表格的计算肯定是正确的了。
一般来说,用户手工复核土石方数量不能平衡的问题,大多是因为设计人员在调配过程中考虑了较为复杂的挖方分类、段落性采用不同的调配利用原则和不同的松方系数,而手工复核者或审查者没有考虑到这些前提。
附件“Test.tsf”是对应土方调配系统2.81版本的参考项目,其复核过程如下:方法一:Ⅰ、“输出表格”→“每公里土石方数量表”,出现以下对话框:Ⅱ、其中的“填方总量”、“借方土方”、“借方石方”、“弃方土方”和“弃方石方”选择“自然方”,可以得到成果“每公里土石方数量表1.xls”(注意:此设置仅用于本次土方复核计算)。
Ⅲ、根据公式:“挖方+借方=填方+弃方”,在每张工作表里面的A35栏里面输入“=C32+S32”(即“挖方+借方”,如果有借方石方的时候,应该是“=C32+S32+U32”);同理在A36里面输入“=J32+W32+X32”。
Ⅳ、如果是单张工作表时,A35和A36的结果应该相等;如果是多张工作表时,各张工作表累加之后的总和应相等。
方法二:Ⅰ、“输出表格”→“每公里土石方数量表”,选择“输出六类土石信息”,“土方输出类型”中,按以下设置输出:挖方按自然方输出,填方及分类填方按压实方计,远运利用、借方、弃方按自然方计,得到成果“每公里土石方分类表1.xls”。
1 土石方量计算模型土石方量计算模型即土石方量计算方法,包括方格网法,等高线法,断面法和不规则三角网法(DTM法)。
以下介绍不同方法的应用范围及数学模型。
1.1 方格网法土石方量计算1.1.1 适用范围及特点由方格网来计算土方量是根据实地测定的地面点坐标(X,Y,Z)和设计高程,通过生成方格网来计算每一个方格内的填挖方量,最后累计得到指定范围内填方和挖方的土方量,并绘出填挖方分界线。
对于大面积的土方量计算以及一些地形起伏较小、坡度变化平缓的场地适宜用方格网法。
这种方法是将场地划分成若干个正方形格网,然后计算每个四棱柱的体积,从而将所有四棱柱的体积汇总得到总的土方量。
在传统的方格网计算中,土方量计算精度不高。
1.1.2 方格网法的操作步骤(1)绘方格网,并求格网点高程。
根据场地范围绘制方格网。
格网的大小根据地形复杂程度,地形网的比例尺,施工精度要求而定。
一般人工施工多采用10m⨯10m,20m⨯20m的方格;机械施工时多采用50m⨯50m的方格,并进行编号。
有等高线内插出每个顶点处的地面高程,标注在相应顶点的右上方。
(2)确定场地平整的高程。
水平面的高程等于场地地面高程的平均值,即根据方格顶点的地面高程及其在计算每格平均高程时用到的总次数求劝平均值。
(3)计算挖填方高度。
计算各方格顶点处的挖填高度。
用方格顶点高程减去设计高程,得每一丁点出的挖填方高度。
(4)计算挖填土石方量。
土石方量等于挖方面积(或填方面积)乘以平均挖、填方高度。
若格内既有填方又有挖方则分别求之,然后再计算挖方量总和和填方量总和。
挖、填土石方量的计算也可根据角点、边点、拐点和中心点的挖、填方高度,分别代表1/4 、2/4、3/4、1方格面积的平均挖、填方高度,按下式分别计算:角点:挖(填)方高度h*1/4 方格面积边点:挖(填)方高度h*2/4方格面积拐点:挖(填)方高度h*3/4方格面积中心点:挖(填)方高度h*1方格面积计算出各点的工程量后,再分别计算挖方量和填方量总和,填、挖方工程量应大致相等。
1.1.3 格网法土石方量计算的数学模型图1.1格网法土石方量计算数学模型Fig.1.1 Grid method of earthwork calculation mathematical model注:表内计算公式中a 为方格网的边长(m);b、c、d、e 为零点到一角的边长(m);h1、h2、h3、h4 为各角点的施工高程,用绝对值代人;V 为挖方或填方的体积(m3);X1、X2 为角点至零点的距离(m)。
图1.2计算实例Fig.1.2 Examples of calculation图中分别为施工高度,设计高度,自然高度。
图中方格网为40米*40米。
1.1.4 结论方格网法简便快捷,易于掌握。
更重要的是,应用此方法计算土方量可以简化计算,减少工作量。
从而大幅度降低设计人员的劳动强度,提高了设计速度,也提高了工作效率。
误差主要来源是方格网点坐标的量测误差、场地面积的求积误差及求积标高的计算,地形高差越大,采用算术平均法计算平均标高误差越大,求出的土方量误差也大,宜采用加权平均值方格法计算。
一般适用于地形起伏不大,且地面坡度有规律,范围比较大的施工场地。
也适合平坦地区及高差不太大的地形场地平整。
1.2 断面法土石方量计算1.2.1 适用范围及特点断面法土方计算土方量是根据纵断面上某一里程处实际测量的地形断面线与设计断面线,相交后的闭合断面面积。
即可获得各个里程处的横断面的填挖面积,并由相邻两横段面的间距计算出土石方量,最终汇总出纵断面上所有两相邻横断面间的土石方量,并绘出土石方量计算表。
适用范围:1、高差变化比较大,地形起伏变化较大,自然地面复杂的区域;2、挖直深度较大,界面有不规则的地区;3、道路等带状地形。
但是这种方法计算量大, 尤其是在范围较大、精度要求高的情况下更为明显。
若是为了减少计算量而加大断面间隔,就会降低计算结果的精度。
所以断面法存在着计算精度和计算速度的矛盾。
1.2.2 断面法的操作步骤(1)在地形图上或碎步测量的平面图上,按一定的间距将场地划分成若干个相互平行的横截面,量出各个横断面间的距离。
(2)按照设计高程与地面线所组成的断面图,计算每条断面线所围成的面积。
(3)再由两端横断面的平均面积乘以两端横断面间的距离求出土方量。
用公式表示为;V=(A1+A2)/2*L (1.1)式中:V-相邻两截面见的土方量A1+A2-相邻两截面的挖方(+)或填方(-)的截面积L-相邻两截面间的间距将场地按一定的距离间隔划分为若干个相互平行的横断面并测量各个断面的地面线,将设计的准断面与原地面断面组成的断面图,如图,计算条断面线所围成的面积;以相邻两断面的填挖面的平均值乘以间距,得出每相邻两断面间的体积;将各相邻断面的体积加起来,求出总体积,这种算土方量的方法称为断面法。
图1.3断面法的原理Fig.1.3 Section method1.2.3 断面法土石方量计算的数学模型图1.4断面法土石方量计算的原理Fig.1.4 Section method for earthwork calculation principle根据两相邻的设计段面填挖面积的平均值乘以两段面的距离,就得到两相邻横段面之间的挖填土石方的数量。
V=(A1+A2)/2*L (1.2)式中:A1,A2 为相邻两横段面的挖方或填方面积,L为相邻两横段面之间的距离,一般根据需要选取,面积 A1,A2根据横段面测量资料采用下面两种方法:(1)解析法根据实测的数值计算面积的方法,包括几何图形法和坐标法。
所谓几何图形法,是根据实地测量有关的边角元素进行面积计算的方法。
将不规则图形分成简单的矩形、梯形或三角形等简单的几何图形分别计算面积并相加得到所需面积的数据。
所谓坐标法,通常是指对一个不规则的几何图形,测出该图形边界转折点的坐标值,再用下列公式计算:)(1i 1i n1i i 21-+=-⨯⨯=∑Y Y X A (1.3) 式中i X ,i Y 为转折点的纵横坐标值(土石方计算一般为距离和高程),n 为点的数目,也即多边形边数,当i+1=n+1时,1111,Y Y X X n n ==++。
(2)图解法通常是指从图上直接量算面积的方法。
在土石方计算之前,根据设计断面和横断面测量资料按一定比例绘制横断面图,再用各种图解方法量算面积。
1.2.4 结论断面法不管是采用图解法,还是采用解析法汁算,只需要知道两端横断面的面积,因而计算很简单。
但如果施工场地范围很大,那么求面积工作量将会非常大。
同时大量的数据可能在计算时带来较大的误差,特别是地形较复杂时,算出的面积值误差会很大。
所以断面法一般只适用于山地及高差变化比较大、自然地面较复杂的地段或地形狭长的地带,在道路、管道中应用甚广。
误差主要来源于特征点的量测的误差。
计算一般是采用精确的数学模型编程计算,只要选择适当坐标系及合适的特征点和先进的仪器测量,可减弱和消除此项误差。
1.3 不规则三角网法(DTM 法)土石方量计算1.3.1 适用范围及特点土方量的测量计算在工程建设中应用非常广泛。
土石方的计算方法很多,主要有等高线法、横断面法、格网法等。
等高线法、横断面法、格网法存在其不足之处:1、对于起伏变化比较大的地形,计算困难,精度较低;2、三类方法的计算模型都是近似的,对于不规则的地形,计算结果偏差大。
为了准确地计算出实际的挖方量,现提出一种基于不规则三角网的土方计算方法,该方法可以克服上面的缺点,计算地形起伏变化大时的土石方,精度较高,同时有一个准确的数字模型以提高计算速度。
1.3.2 不规则三角形法的操作步骤不规则三角网(Triangulated Irregular Network ,TIN)指将按地形特征采集的点按一定规则连接成覆盖整个区域且互不重叠的连续三角形。
能较好地顾及地貌特征点、线,表示复杂的地形面比矩形格网精确。
我们将根据地形起伏变化的复杂性确定采样点的密度和采样点的位置,从而以避免地形平坦时的数据冗余,又能按地形特征较好地逼近地形表面。
在计算填方和挖方量的过程中,首先根据在挖和挖后的地表面特征点建立不规则三角网。
在建好的不规则三角网中,其每一个基本单元的核心组成不规则三角形的三个顶点的三维坐标。
在挖地表面的三角网中,同时从每个三角形的三个顶竖直向下引出三条直线,直到与挖后的地表面的角网相交,便形成许多的三棱柱,这时整个区域土石方地形便形成了由许多连续但不可微分的三柱组成的集合。
分别计算出每个三棱柱的体积,有的三棱柱体积之和便是整个区域的土石方量。
(1)对于不规则三角网的构建在这里采用两级建网方式。
第一步,进行包括地形特征点在内的散点的初级构网。
一般来说,传统的TIN生成算法主要有边扩展法,点插入法,递归分割法等,以及它们的改进算法。
在此仅简单介绍一下边扩展法。
所谓边扩展法,就是指先从点集中选择一点作为起始三角形的一个端点,然后找离它距离最近的点连成一个边,以该边为基础,遵循角度最大原则或距离最小原则找到第三个点,形成初始三角形。
由起始三角形的三边依次往外扩展, 并进行是否重复的检测,最后将点集内所有的离散点构成三角网,直到所有建立的三角形的边都扩展过为止。
在生成三角网后调用局部优化算法,使之最优。
三角网的调整第二步,根据地形特征信息对初级三角网进行网形调整。
这样可使得建模流程思路清晰,易于实现。
①地性线的特点及处理方法所谓地性线就是指能充分表达地形形状的特征线。
地性线不应该通过TIN 中的任何一个三角形的内部,否则三角形就会“进入”或“悬空”于地面,与实际地形不符,产生的数字地面模型(DTM)有错。
当地性线与一般地形点一道参加完初级构网后,再用地形特征信息检查地性线是否成为了初级三角网的边,若是,则不再作调整。
否则,按图1.6作出调整。
总之要务必保证TIN所表达的数字地面模型与实际地形相符。
图1.5 在TIN建模过程中对地性线的处理Fig.1.5In TIN modeling of terrain line processing如图所示,为地性线,它直接插入了三角形内部,使得建立的TIN偏离了实际地形,因此需要对地性线进行处理,重新调整三角网。
图是处理后的图形,即以地性线为三角边,向两侧进行扩展,使其符合实际地形。
②地物对构网的影响及处理方法等高线在遭遇房屋、道路等地物时需要断开,这样在地形图生成TIN时,除了要考虑地性线的影响之外,更应该顾及到地物的影响。
一般方法是:先按处理地形结构线的类似方法调整网形;然后,用“垂线法”判别闭合特征线影响区域内的三角形重心是否落在多边形内,若是,则消去该三角形(在程序中标记该三角形记录);否则保留该三角形。
经测试后,去掉了所有位于地物内部之三角形,从而在特征线内形成“空白地”。