cass土方量计算部分技术总结.doc

土方量计算方法土方量计算便是所谓的体积计算，工前的方量预算直接影响工程造价，关系到设计方案的优化选择，竣工方量的结算直接关系到建设工程项目的盈利与亏损，所以是土木工程中的一项特别重要的工作。在土方量计算过程中，地形表面是极其不规则的曲面。如果按照微积分的形式可以进行分割无数个三棱柱或者四棱柱，同时土方量计算有挖方和填方之分，这取决于地形表面与设计面之间的关系，在上则为挖方，在下则为填方，各自累加便得出区域范围内的总的填挖方量。1 Cass土方量计算1.1 DTM法计算土方量数字高程模型（DTM）是对地形起伏形态的数字表达，其代表着地形特征的空间分布。DTM的核心是地形表面特征点的三维坐标数据和一套地表提供连续描述的算法。Z=f（x，y）它表示了相关区域内的平面坐标（x，y）与高程Z之间的映射关系。其中在建立DTM时，其精度很大程度上取决于原始数据的密度和分布方式。选点密度相关的就是选点。地形特征点在表地形特征的意义是完全不一样的，一个点对构成地貌形态的大小，表现在它的不可被置换的程度上，此点的高程值若能有周围点精确计算出来，该点就失去了存在的价值，可以不采，反之，必须采集。DTM的采集密度可有DTM的精度确定，单调地形应均匀采点，密度不必过大，变化特征点必须密集采点，不要出现大面积空白，如大片平坦区域应保证最低的采点密度。三角网法是通过生成不规则的三角网，使整个区域内的地形形成由三角锥组成的集合并根据设计高程确定零平面计算挖方和填方。此法适用于有起伏较大，地形高低起伏剧烈的大面积场地。Cass中DTM计算土方量分为四种方式，根据坐标文件、根据图上坐标点、根据图上三角网、计算两期间土方量。1.1.1 根据坐标文件（1） 点击“工程应用”中选取“DTM法计算土方量”中的“根据坐标文件”选项，根据提示选取计算范围后，输入高程文件。确定后会弹出DTM土方量计算参数设置，如下，可根据工程自行设置设置完毕后，会出现计算结果，示例如下上图参数设置平场标高为0m，边坡设置为向下放坡1:2。两期土方量可以假定一个设计标高，分别计算到假定标高的体积，两者之差便是两期间的土方量。1.1.2 根据图上高程点操作步骤如1.1.11.1.3 根据图上三角网根据高程文件生成三角网。根据图上三角网法计算土方量，可以对由高程文件生成的不合理的三角网进行修改，使计算结果更加精确。一般使用不多，基本操作流程与1.1.1相似。1.1.4 计算两期土方量由于使用的盗版Cass，无法进行演示。在此仅做简要说明，第一期三角网为工前高程文件，第二期为工后文件。同时DTM计算两期间土方量是基于原始曲面与工后数据形成的曲面进行计算，计算范围不能确定，存在一定的缺陷，但可以假定一个设计标高，分别计算到假定标高体积S1,S2，两者之差便是两期间的挖（填）土方量。1.2 断面法计算土方量断面法计算土方量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，即可得到各个里程的填挖方面积Si、Si+1，再由两横断面之间的间隔距离l计算出填挖方体积。V=1/2（Si+Si+1）l此法适用较为规则条带状地形，如沟、堤、堑等。为了保证计算的精确度宜根据地形需要加测特征点断面线。断面法计算土方量最重要的是断面测量和断面图绘制。如果有里程文件建议在测量时，按照里程进行道路断面自由测量。如果绘制断面时，是按照图上高程点连线进行绘制，可以根据地形将高程点与pl线拉直。同时建议在大区域测量时可县先使用RTK将测量区域范围量出，制作道路文件或里程文件，按照里程进行测量。或者是生成里程里程文件保存为DXF文件导入手薄按照线生成。在这将RTK道路道路放样中道路设计中的一种“元素模式”在此简述一下。元素：点、直线、缓曲线、圆曲线元素输入的规则：点直线第一缓和曲线圆曲线第二缓和曲线直线第一缓和曲线圆曲线第二缓和曲线依次循环。在输入是第一个元素必须为点，第二个元素必须是直线，长度可以为零，但必须输入方位角，其中，不是第二个元素的直线，不知道方位角不知道可以不输，软件绘制计算。卵形曲线和回头曲线必须使用元素法，回头曲线中的零直线必须输入。1.2.1 里程文件生成里程文件可有纵断面线线、复合线、等高线、三角网，坐标文件五种方式生成。 （1） 纵断面线生成选择纵断面线，进入“由纵断面生成里程文件”A、 结点：指只在pline线线段的交点设置断面线，并以此按照间距设置断面线，如果碰到结点，则设置断面线，然后再以此按照间距设置断面线B、 等分指pline线等分C、 等分且处理结点指将pline线在起点处如果按照直线等分的情况才在节点处加密断面线设置完毕后，根据需要对所生成的断面线进行添加，边长、剪切，设计。最后进行生成，选择纵断面，选择测量的高程点数据文件，命名生成的里程文件名和对应数据文件名称及选择保存的位置，最后填写断面线插值间距和起始里程。点击保存。由纵断面线生成里程文件完毕。（2） 由复合线生成根据提示选择复合线，根据需要选择坐标获取方式，展示选择有图面高程生成，输入里程文件名和保存位置，填写采样点间距和起始里程，点击“确定”里程文件生成完毕。点击“绘断面图”，选择根据里程文件，选择512.hdm，打开。根据需要对圈注内的数据进行修改，完毕后点击确定，生成断面图。（3） 由等高线和三角网生成就不在叙述。下面注重讲一下由坐标文件生成里程文件。简码文件的格式如下：点号，M1, X坐标，Y坐标，高程 点号，1， X坐标，Y坐标，高程点号，1， X坐标，Y坐标，高程 点号，M2，X坐标，Y坐标，高程点号，2， X坐标，Y坐标，高程点号，2， X坐标，Y坐标，高程 点号，Mi, X坐标，Y坐标，高程点号，i, X坐标，Y坐标，高程点号，i， X坐标，Y坐标，高程代码Mi点代表道路中心点，代码i表示，该点是相对应Mi的断面上的点。如下图编辑过后的简码文件。生成里程文件后，进行根据里程文件生成断面图。1.2.2 道路设计参数文件道路断面计算土方量，一个是工前预算，一个是工程期间的工程进度统计，一个是竣工结算。道路设计参数文件一般设计院都会提供。一般分为两种，一个是中桩高程都一样，一个是每个高程都不一样。1.2.3 断面体积计算（1）第一种方法：生成的道路断面，可以在上面添加断面线具体操作方法如下。注意此时的“*.hdm”文件里程要与道路文件一致。然后点击“图面土方量计算。”选中需要计算的断面图。（2）第二种方法；两期数据分别按照“绘断面图”中的有用Pl线连接，分别画断面图。然后在把其中的一个断面图粘贴到一个断面中。圈出面积，然后根据里程间隔li，计算出体积。1.3 方格网法计算土方量方格网就是先将场地划分为如干个方格（nn的正方形），由实测的高程点派生得到每个方格角点的自然标高，由给出的设计标高算出与自然标高之差，再乘以方格网面积计算出方格网的体积，所有体积之和便是整个区域的工程量。方格网主要适用于平坦场地或高差不太大的地区，或经过施工后高程相对平缓的地形。方格网的零点是挖方和填方的过渡点，将零点连接起来就得出方格网的零界线。其将挖方地段和填方地段分开。零点线计算零线计算，四点全为挖方或填方时两点为填方或挖方时，三点为挖方（填方）一点为填方（挖方）相对两点为填方（挖方）其余两点为挖方（填方）（1） 在“工程应用”中点击“方格网法计算土方量”，根据提示选取计算范围后，进入“方格网土方计算”界面，如下图所示（2） 输入高程点坐标数据文件（3） 设计面输入A、平面 目标高程即平整土地的设计高程B、斜面（基准点），斜面必然有坡度,基点A和向下方向上一点B连成的线即为斜坡的走向AB。坡面法向量与AB垂直。C、斜面（基准线），两点成一条线段AB，向下方向上一点C，即过C点斜坡坡面的法线与线段AB垂直。 1.4 等高线法计算土方量等高线法土方量计算利用现成的会有等高线的地图，计算等高线所围成的面积Si，再根据两相邻等高线的高差按以下公式计算土方量，第i层的体积为：Vi=1/2（Si+Si+1）hVn+1=1/3（Sii+1*h）V=（1/2S1+S2+Sn+1/2Sn+1）*h+1/3Sn+1*h在Cass计算时按照梯台体积进行计算并只计算闭合的等高线，未闭合的不予计算。这种方法一般多用于数据不足，或对精度要求较低的情况。为了便于识别，特用白线做了标记1.5 区域土方量平衡土方平衡就是计算出场内（施工范围）平衡高度，使高处需要挖出的土方量和低处需要填进的土方量相等。这样如果区域范围内整平的话就知道计划运进、出的土方量，这就是场内平衡工作。如上图，平衡高度35.290m，平场面积为36270.4。如果设计场内标高为36m，则还需要拉进土方量V=36270.4*（36-35.29）=25751.94m。特征点或突变地形一定要加密测量处理完毕！