農(nóng)學(xué)土方工程一-豎向設(shè)計(jì)容和方法2課件

1、1.3 土方工程量計(jì)算第1頁(yè)，共57頁(yè)。土方量計(jì)算的作用土方量計(jì)算一般是根據(jù)附有原地形等高線(xiàn)的設(shè)計(jì)地形來(lái)進(jìn)行的，但通過(guò)計(jì)算，有時(shí)反過(guò)來(lái)又可以修訂設(shè)計(jì)圖中不合理之處使圖紙更加完善。土方量計(jì)算所得資料也是基本建設(shè)投資預(yù)算和施工組織設(shè)計(jì)等項(xiàng)目的重要依據(jù)。第2頁(yè)，共57頁(yè)。第3頁(yè)，共57頁(yè)。1、用求體積公式估算2、斷面法3、方格網(wǎng)法計(jì)算土方體積的方法：第4頁(yè)，共57頁(yè)。一、用求體積的公式估算 在城市綠化建設(shè)中，不管是原地形還是設(shè)計(jì)地形經(jīng)常會(huì)碰到類(lèi)似錐體、棱臺(tái)等幾何形體的地形單體，如山丘、池塘等。這些地形單體的體積可用近似的幾何體體積公式進(jìn)行計(jì)算。此法簡(jiǎn)易便捷，但精度較差，一般多用于估算 。第5頁(yè)，共5

2、7頁(yè)。第6頁(yè)，共57頁(yè)。二、斷面法：斷面法是以一組等距（或不等距）的互相平行的截面將擬計(jì)算的地塊、地形單體（如山、溪澗、池、島等）和土方工程（如堤、溝渠、路塹、路槽等）分截成“段”，分別計(jì)算這些段的體積，再將各段體積相加，以求得該計(jì)算對(duì)象的總土方量。第7頁(yè)，共57頁(yè)。 計(jì)算精度取決于截面的數(shù)量，多則精，少則粗。根據(jù)剖面的剖取方向不同，分：垂直剖面法、水平剖面法（等高面法）和斜面剖面法。這里只介紹前兩種方法。第8頁(yè)，共57頁(yè)。 此法適應(yīng)于帶狀地形單體或土方工程（如帶狀山體、水體、溝、堤、路塹等）的土方量的計(jì)算。（如下圖所示）（一）垂直斷面法 沿地形走向，用垂直斷面將填（挖）地區(qū)分割成若干小段，再

3、用相鄰兩斷面面積和間距求得土方體積。 第9頁(yè)，共57頁(yè)。溝渠、路塹半挖半填路基第10頁(yè)，共57頁(yè)。帶狀土山垂直斷面取法第11頁(yè)，共57頁(yè)。ssL12 適于S1和S2的面積相差不大或兩相鄰斷面之間的距離小于50m時(shí)算術(shù)平均法公式：計(jì)算公式1第12頁(yè)，共57頁(yè)。21sss0L/2L/2 當(dāng)S1和S2的面積相差較大或兩相鄰斷面之間的距離大于50m時(shí)，上式的計(jì)算誤差較大，故可改用擬棱臺(tái)公式進(jìn)行計(jì)算：計(jì)算公式2第13頁(yè)，共57頁(yè)。S0中間斷面面積。其求法有兩種：（1）用求棱臺(tái)中截面面積公式。（2）用S1及S2各相應(yīng)邊的算術(shù)平均值求S0的面積。第14頁(yè)，共57頁(yè)。 例1：設(shè)有一土堤，計(jì)算段兩端斷面呈梯形，

4、各邊數(shù)值如下圖所示，二斷面之間的距離為60m，試比較算術(shù)平均法和擬棱臺(tái)公式計(jì)算所得結(jié)果。解：先求S1、S2面積。21sss0L第15頁(yè)，共57頁(yè)。2.5m3.0m1.85m1.85msm=11第16頁(yè)，共57頁(yè)。3.0m2.5m3.6msm=13.6m2第17頁(yè)，共57頁(yè)。(1)用算術(shù)平均法求土堤土方量。用求棱臺(tái)中截面公式求中截面面積。(2)用擬棱臺(tái)公式求土堤土方量。第18頁(yè)，共57頁(yè)。 由上述結(jié)果可知，二種計(jì)算S0的方法，其所得結(jié)果相差無(wú)幾，而二者與算術(shù)平均法所得結(jié)果相比較，則相差很多。用S1及S2各對(duì)應(yīng)邊的算術(shù)平均值求取S0第19頁(yè)，共57頁(yè)。設(shè)某公園有一地塊，地面高低不平，擬整理成一塊具

5、有10%坡度的場(chǎng)地，試用垂直斷面法求其挖填土方量。思考題：第20頁(yè)，共57頁(yè)。注意事項(xiàng)： 用垂直斷面法求土方體積，最繁瑣的工作是斷面積的計(jì)算。較規(guī)則的斷面可采用分割法，將形體分割成若干幾何形體，分別求面積，如上一例題。形狀不規(guī)則的形體可用“方格紙法”、“平行線(xiàn)法”或利用求積儀求其面積。第21頁(yè)，共57頁(yè)。（二）等高面法（水平斷面法） 等高面法是沿等高線(xiàn)取面時(shí)，等高距即為二相鄰斷面的高，計(jì)算方法同斷面法。 等高面法最適于大面積的自然山水地形的土方計(jì)算。由于園林設(shè)計(jì)圖紙上的原地形和設(shè)計(jì)地形均用等高線(xiàn)表示，因而采取等高線(xiàn)法進(jìn)行計(jì)算最為便當(dāng)。第22頁(yè)，共57頁(yè)。第23頁(yè)，共57頁(yè)。計(jì)算公式：其中：V土

6、方體積（m3)S斷面面積（m2)h等高距（m)第24頁(yè)，共57頁(yè)。 例：某公園局部地形過(guò)于低洼，不適于一般植物的生長(zhǎng)和游人活動(dòng)，現(xiàn)挖湖(水面常水位48.50m)堆山于園區(qū)(詳細(xì)見(jiàn)圖)，試計(jì)算其土方量。第25頁(yè)，共57頁(yè)。 1.先確定一個(gè)計(jì)算填方和挖方的交界面基準(zhǔn)面，基準(zhǔn)面標(biāo)高是取設(shè)計(jì)水體挖掘線(xiàn)范圍內(nèi)的原地形標(biāo)高的平均值，為48.55m 2.求設(shè)計(jì)陸地原地形高于基準(zhǔn)面的土方量，先逐一求出原地形各等高線(xiàn)所包圍的面積，方法用方格網(wǎng)或求積儀或計(jì)算機(jī)計(jì)算,如：S48.55=4050 S49.00=2925計(jì)算步驟：第26頁(yè)，共57頁(yè)。 V=h（S1+S2）/2 h=49.00-48.55=0.45m V

7、48.55-49.00=0.45（4050+2925）/2=1569.4 V49.00-49.50= 依次類(lèi)推，累計(jì)即為設(shè)計(jì)陸地原地形土方量 3.設(shè)計(jì)陸地土方量，計(jì)算方法與上面相同第27頁(yè)，共57頁(yè)。 4.求填方量 設(shè)計(jì)陸地土方量減去設(shè)計(jì)陸地原地形土方量即得式中：A基準(zhǔn)面（標(biāo)高48.55m)范圍內(nèi)的面積（m2) H最大挖深值（也可取挖深平均值，m) m坡度系數(shù)； L岸坡的縱向長(zhǎng)度（m) 5.求設(shè)計(jì)水體挖方量，公式如下：第28頁(yè)，共57頁(yè)。圖中水池其設(shè)計(jì)湖岸線(xiàn)包圍的面積：A=950；挖深H=48.55-47.00=1.55m；坡度系數(shù)m=4平均值，岸線(xiàn)縱長(zhǎng)L=150m代入公式： V=751.75

8、m36.土方平衡 V挖+V外來(lái)土=V填第29頁(yè)，共57頁(yè)。 水平斷面法也可用來(lái)計(jì)算局部平整場(chǎng)地的土方計(jì)算（右圖） 第30頁(yè)，共57頁(yè)。 首先根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙上原地形等高線(xiàn)和設(shè)計(jì)等高線(xiàn)相交的情況，找出零點(diǎn)位置并連接成線(xiàn)（零點(diǎn)線(xiàn)），根據(jù)情況劃分挖方區(qū)和填方區(qū)。分別計(jì)算挖方區(qū)或填方區(qū)各斷面的面積，再根據(jù)公式 計(jì)算。第31頁(yè)，共57頁(yè)。 斷面法計(jì)算土方量，其精確度主要取決于截取的斷面的數(shù)量，多則較精確，少則較粗。第32頁(yè)，共57頁(yè)。三、方格網(wǎng)法 適用范圍：平整場(chǎng)地（即將原來(lái)高低不平的、比較破碎的地形按設(shè)計(jì)要求整理為平坦的具有一定坡度的場(chǎng)地。 第33頁(yè)，共57頁(yè)。 方格網(wǎng)法是把平整場(chǎng)地的設(shè)計(jì)工作和土方量計(jì)算

9、工作結(jié)合一起完成，其工作程序是： 1.在圖上作方格網(wǎng)控制場(chǎng)地，方格網(wǎng)邊長(zhǎng)數(shù)值大小根據(jù)要計(jì)算的精確度相關(guān)（20-40m）。 2.用插入法計(jì)算場(chǎng)地的角點(diǎn)原地形標(biāo)高 3.以設(shè)計(jì)意圖確定每角點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高 4.比較設(shè)計(jì)標(biāo)高和原地形標(biāo)高，求得施工標(biāo)高5.土方計(jì)算第34頁(yè)，共57頁(yè)。例：某公園為滿(mǎn)足游人游園活動(dòng)的需要，擬將這塊場(chǎng)地平整成為三坡向兩面坡的“T”字形廣場(chǎng)，要求廣場(chǎng)具有1.5%的縱坡和2%的橫坡，土方就地平整，試求其設(shè)計(jì)標(biāo)高并計(jì)算其土方量。i=2%i=2%i=1.5%第35頁(yè)，共57頁(yè)。（一）在地形圖上繪制方格控制網(wǎng)，并求出各節(jié)點(diǎn)原地形標(biāo)高。 按正南北方向（或根據(jù)場(chǎng)地具體情況決定）作邊長(zhǎng)為20m的

10、方格控制網(wǎng)，將各方格角點(diǎn)測(cè)設(shè)到地面上，同時(shí)測(cè)量角點(diǎn)的地面標(biāo)高并將標(biāo)高值標(biāo)記在圖紙上，這就是該點(diǎn)的原地形標(biāo)高，標(biāo)法如下：20.6220.72+0.10Xi-Yi角點(diǎn)編號(hào)原地形標(biāo)高施工標(biāo)高設(shè)計(jì)標(biāo)高1、角點(diǎn)編號(hào)：采用行列式編號(hào)法。 2、各角點(diǎn)原地形標(biāo)高，可根據(jù)地形圖由插入法求出。第36頁(yè)，共57頁(yè)。 設(shè)HX為欲求角點(diǎn)的原地面高程，過(guò)此點(diǎn)作相鄰兩等高線(xiàn)間最小距離L，則:式中：HX位于低邊等高線(xiàn)的高程； x角點(diǎn)至低邊等高線(xiàn)的距離； h等高距（差）。插入法簡(jiǎn)介：第37頁(yè)，共57頁(yè)。 插入法求某地面點(diǎn)高程通常會(huì)遇到三種情況，如下圖所示：待求點(diǎn)在二等高線(xiàn)之間待求點(diǎn)在低等高線(xiàn)下方待求點(diǎn)在高等高線(xiàn)上方第38頁(yè)，共

11、57頁(yè)。 對(duì)角點(diǎn)1-1，屬第一種情況，則：依次將其余各角點(diǎn)一一求出，并標(biāo)寫(xiě)圖上。 對(duì)角點(diǎn)1-2，屬第三種情況，則：第39頁(yè)，共57頁(yè)。（二）求平整標(biāo)高（計(jì)劃標(biāo)高） 平整標(biāo)高概念：對(duì)原有高低不平的地面在保證土方平衡的前提下，挖高墊低使地面成為水平，這個(gè)水平地面的高程即為平整標(biāo)高。 設(shè)平整標(biāo)高為H0，則： 平整前后土體的體積是相等的，設(shè) 為平整前的土方體積。則第40頁(yè)，共57頁(yè)。即第41頁(yè)，共57頁(yè)。(1-19)上式可簡(jiǎn)化為： 式中：hi(i=1,2.3.4)分別代表計(jì)算時(shí)使用一次、二次、三次和四次的角點(diǎn)高程。第42頁(yè)，共57頁(yè)。 有時(shí)需考慮外來(lái)土方和棄土（其體積為Q）的影響，則應(yīng)在上式加入修正值

12、 ，則上式可改寫(xiě)為：第43頁(yè)，共57頁(yè)。例題中：第44頁(yè)，共57頁(yè)。20.06m就是例題中的平整標(biāo)高。代入公式（1-19） N=8第45頁(yè)，共57頁(yè)。（三）確定H0的位置 其位置的選擇直接影響著土方計(jì)算的平衡及平整場(chǎng)地設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。圖解法：適用于形狀簡(jiǎn)單規(guī)則的場(chǎng)地。 (具體公式見(jiàn)教材表格1-2-17）數(shù)學(xué)分析法：適應(yīng)于任何形狀的場(chǎng)地。 即假設(shè)一個(gè)和我們所要求的設(shè)計(jì)地形完全一樣（坡度、坡向、形狀、大小完全相同）的土體，再?gòu)倪@塊土體的假定標(biāo)高，反求其平整標(biāo)高的位置。第46頁(yè)，共57頁(yè)。 立體圖中角點(diǎn)1-3最高，設(shè)其設(shè)計(jì)標(biāo)高為x，則依給定的坡向、坡度和方格邊長(zhǎng)，可立即算出其它各角點(diǎn)的假定設(shè)計(jì)標(biāo)高。1

13、-11-21-31-41-52-12-22-32-42-53-23-33-44-24-34-4第47頁(yè)，共57頁(yè)。將圖中各角點(diǎn)假定標(biāo)高代入公式，則第48頁(yè)，共57頁(yè)。因?yàn)椋?所以： 求點(diǎn)1-3的設(shè)計(jì)標(biāo)高，就可依次將其它角點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高求出，根據(jù)這些設(shè)計(jì)標(biāo)高，求得的挖方量和填方量比較接近。第49頁(yè)，共57頁(yè)。（四）求施工標(biāo)高施工標(biāo)高=原地形標(biāo)高設(shè)計(jì)標(biāo)高得數(shù)“+”號(hào)者為挖方，“-”號(hào)者為填方。第50頁(yè)，共57頁(yè)。（五）求填挖零點(diǎn)線(xiàn) 在相鄰二角點(diǎn)之間，若施工標(biāo)高值一為“+”，一為“-”，則它們之間必有零點(diǎn)存在，其位置可用下式求得。 零點(diǎn)線(xiàn)：不挖不填的點(diǎn)的聯(lián)線(xiàn)，是挖方和填方的分界線(xiàn)，是土方計(jì)算的重要依據(jù)

14、之一。第51頁(yè)，共57頁(yè)。式中： x零點(diǎn)距h1一端的水平距離（m); h1,h2方格相鄰二角點(diǎn)的施工標(biāo)高絕對(duì)值(m)； a方格邊長(zhǎng)(m)。xh1ah2第52頁(yè)，共57頁(yè)。以方格1中的點(diǎn)1-1和點(diǎn)2-1為例，求其邊上的零點(diǎn)。 即零點(diǎn)位于距角點(diǎn)“1-1”11.3m處（或距角點(diǎn)“2-1”8.7m處），同法可求出其余各邊上的零點(diǎn)，距地形特點(diǎn)將各零點(diǎn)聯(lián)接成零點(diǎn)線(xiàn)，按零點(diǎn)線(xiàn)將挖方區(qū)和填方區(qū)分開(kāi)，以便計(jì)算其土方量。第53頁(yè)，共57頁(yè)。（六）土方計(jì)算 零點(diǎn)線(xiàn)為計(jì)算提供了填方、挖方的面積，而施工標(biāo)高又為計(jì)算提供了挖方和填方的高度，依據(jù)這些條件，可選擇適宜的公式求出各方格的土方量。 （常見(jiàn)棱柱體及其計(jì)算公式列表見(jiàn)教材，此處略）