CN112765707B - 一种路基土石方方量的计算方法及系统 - Google Patents

一种路基土石方方量的计算方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种路基土石方放量的计算方法，包括步骤：S1.接收输入的原地面线数据以及原路面线数据，并分别计算原地面线相对应的坐标、原路面线相对应的坐标；S2.根据得到的原地面线相对应的坐标及原路面线相对应的坐标生成横断面图；S3.计算横断面图中各封闭图形的面积，得到横断面图相对应的挖填面积；S4.计算相邻两个横断面图的挖填面积的平均值，并根据计算得到的平均值以及相邻两个横断面图的距离得到路段的挖填土石方方量。本发明的挖填土方量数学计算模型解决了原先计算繁琐、计算量大、易于出现粗差、计算数据可靠性不强等问题，大大提高了土方量计算的快捷性和准确性，切实增强了计算过程的规范性和专业性。

Description

一种路基土石方方量的计算方法及系统
技术领域
本发明涉及土石方技术领域，尤其涉及一种路基土石方放量的计算方法及系统。
背景技术
在公路建设中，路基土石方数量较大，其工程费用在整个工程造价中占相当大的比例，因此在施工前要对路基各个区段的挖填土石方量进行复核，也是确定路基计量的零填高程、填挖起始面的基础。由此可见，土方量计算的合理、精确在公路工程中的重要性。但在实际计算中地质、地物、地貌十分复杂，加之之前常用的计算、作图方法过程比较繁琐，使得土石方量计算效率较低。
如公开号为CN109345626A的专利公开了一种用于土石方测量及施工系统，包括真三维工程模型建立模块，用于生成真三维工程模型；开挖方案计划模块，用于求对土石方的开挖进行方案的制定或调整；土石方量测量模块，用于测量人员根据设定时间对开挖的土石方量进行测量；三维工程模型展示模块，用于将所述开挖方案计划模块及所述土石方量测量模块结合在所述真三维工程模型建立模块；施工方案模块，用于根据所述三维工程模型展示模块中的信息为施工人员提供施工方案信息；施工动画模块，实时仿真显示运输车辆的行驶路径及开挖量；上述专利虽然可以有效地提高土石方量的测量效率及精度，而且对土石方工程进行有效的管理。但是任然存在计算过程比较繁琐的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种路基土石方放量的计算方法及系统。
为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种路基土石方放量的计算方法，包括步骤：
S1.接收输入的原地面线数据以及原路面线数据，并分别计算原地面线相对应的坐标、原路面相对应的坐标；
S2.根据得到的原地面线相对应的坐标及原路面相对应的坐标生成横断面图；
S3.计算横断面图中各封闭图形的面积，得到横断面图相对应的挖填面积；
S4.计算相邻两个横断面图的挖填面积的平均值，并根据计算得到的平均值以及相邻两个横断面图的距离得到路段的挖填土石方方量。
进一步的，所述步骤S1中输入的原地面线数据包括原地面线的偏距、高程；输入的原路面线数据包括中桩设计高程、路面宽度、路面横坡、路肩宽度、路肩横坡、边坡坡度、护坡宽度及排水沟、栅栏各部尺寸。
进一步的，所述步骤S1中计算原地面线相对应的坐标、原路面相对应的坐标是通过Excel计算得到的。
进一步的，所述步骤S2中根据得到的原地面线相对应的坐标及原路面相对应的坐标生成横断面图是通过AutoCAD生成的横断面图。
进一步的，所述步骤S4中得到路段的挖填土石方方量，表示为：
Vt＝(T1+T′1)/2*d
Vw＝(W1+W′1)/2*d
其中，V表示路段填挖方量；T表示横断面图填方面积总和；W表示横断面图挖方面积总和；d表示距离；T1表示当前横断面图相对应的填面积；T2表示相邻横断面图相对应的填面积；W1表示当前横断面图相对应的挖面积；W2表示相邻横断面图相对应的挖面积。
相应的，还提供一种路基土石方放量的计算系统，包括：
第一计算模块，用于接收输入的原地面线数据以及原路面线数据，并分别计算原地面线相对应的坐标、原路面相对应的坐标；
生成模块，用于根据得到的原地面线相对应的坐标及原路面相对应的坐标生成横断面图；
第二计算模块，用于计算横断面图中各封闭图形的面积，得到横断面图相对应的挖填面积；
第三计算模块，用于计算相邻两个横断面图的挖填面积的平均值，并根据计算得到的平均值以及相邻两个横断面图的距离得到路段的挖填土石方方量。
进一步的，所述第一计算模块中输入的原地面线数据包括原地面线的偏距、高程；输入的原路面线数据包括中桩设计高程、路面宽度、路面横坡、路肩宽度、路肩横坡、边坡坡度、护坡宽度及排水沟、栅栏各部尺寸。
进一步的，所述第一计算模块中计算原地面线相对应的坐标、原路面相对应的坐标是通过excle计算得到的。
进一步的，所述生成模块中根据得到的原地面线相对应的坐标及原路面相对应的坐标生成横断面图是通过AutoCAD生成的横断面图。
进一步的，所述第三计算模块中得到路段的挖填土石方方量，表示为：
Vt＝(T1+T′1)/2*d
Vw＝(W1+W′1)/2*d
其中，V表示路段填挖方量；T表示横断面图填方面积总和；W表示横断面图挖方面积总和；d表示距离；T1表示当前横断面图相对应的填面积；T2表示相邻横断面图相对应的填面积；W1表示当前横断面图相对应的挖面积；W2表示相邻横断面图相对应的挖面积。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.加入数学计算模型，由计算机自动化计算并生成坐标，在AutoCAD中以坐标点制作断面图，提取断面面积准确、简单解决的了以往因为人为计算错误造成的不必要损失。
2.数据计算、成图，断面挖填面积可以直观的体现在AutoCAD断面图中，也可以通过图形的合理性对计算数据进行二次核查，保证数据的准确性。
3实现土方量计算完全的无纸化、电子化，易于存根，出现异常时易于查找问题所在。
附图说明
图1是实施例一提供的一种路基土石方放量的计算方法流程图；
图2是实施例一提供的计算土方量操作流程示意图；
图3是实施例一提供的原地面数据示意图；
图4是实施例一提供的原地面线生成AutoCAD数据示意图；
图5是实施例一种命令选择示意图；
图6是实施例一提供的原地面线图示意图；
图7是实施例一提供的桩号AK0+000.00处横断面图示意图；
图8是实施例一提供的桩号AK0+006.00处横断面图图；
图9是实施例二提供的一种路基土石方放量的计算系统结构图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种路基土石方放量的计算方法及系统。
实施例一
本实施例提供一种路基土石方放量的计算方法，如图1-2所示，包括步骤：
S11.接收输入的原地面线数据以及原路面线数据，并分别计算原地面线相对应的坐标、原路面线相对应的坐标；
S12.根据得到的原地面线相对应的坐标及原路面线相对应的坐标生成横断面图；
S13.计算横断面图中各封闭图形的面积，得到横断面图相对应的挖填面积；
S14.计算相邻两个横断面图的挖填面积的平均值，并根据计算得到的平均值以及相邻两个横断面图的距离得到路段的挖填土石方方量。
土石方量计算，是按照路基横断面断面法计算。通过对地面高程的复测，绘出地面线，根据设计路基标准横断面，绘出路基轮廓线后，封闭成图，量测出断面面积，进行统计计算。然而，由于地形、地貌起伏，要详尽描绘出一个道路断面原地面形状，需要许多个相对于中桩的点的高程、宽度组成的坐标。加上设计的隔离栅、边沟、护坡道及边坡、里面等转折点等，有几十个坐标点形成一个路基横断面图。首先把这几十个坐标在AutoCAD中绘制形成点，再由点连成线，然后封闭成面，量测断面面积。
现有技术中将数据输入至计算机采集的方法是将原地面复测数据及设计标准断面数据一个一个的输入电脑、耗时又易出错，且在数据获取、处理、计算方面人工参与过多导致效率极低，人员、经费消耗也较大；而对于现在公路建设项目的工期要求、数据精度要求不适应。因此本实施例提出的通过计算机建立数学模型辅助计算土石方量的方法，数据通过转换成X、Y坐标，直接导入Excel再导入AutoCAD，效率高数据可靠性较强。
本实施例的计算方法流程分为三部分：数据处理、数据成图、成果自动化计算。
在步骤S11中，接收输入的原地面线数据以及原路面线数据，并分别计算原地面线相对应的坐标、原路面相对应的坐标。
首先采用全站仪或GNSS-RTK采集原地面线相关的数据，并根据实际情况和计算需求确定要转换的格式，将转换后的原地面线数据导入Excel中，带入的数据即原地面线各个端点对应的偏距及高程。
本实施例以AK0+000.00为例具体说明，如图3所示为将原地面线数据输入至Excel中的示意图，图中包括原地面线的高程、偏距、中桩高程、桩号等数据。
如图4所示，当原地面线数据输入至Excel中后，在Excel表格中输入公式“＝X值&“，”&Y值”(X值代表的是偏距数值，Y值代表的是高程数值)，点击回车生成AutoCAD可识别的坐标形式。
根据图纸标准横断面给定的数据：中桩设计高程、路面宽度、路面横坡、路肩宽度、路肩横坡、边坡坡度、护坡宽度及排水沟、栅栏各部尺寸，计算得到原路面线中各点的坐标(即偏距及高程)，其中路面线坐标生成原理与原地面线一致，在此不再赘述。
在步骤S12中，根据得到的原地面线相对应的坐标及原路面线相对应的坐标生成横断面图。
当得到原地面线相对应的坐标后，以相对中桩位置取X＝0建立左手坐标系，道路左侧为X轴负值、右侧为X轴正值，X轴以上Y为正值，复制原地面线坐标数据，点击选择多段线或者直线如图5所示，在“命令”中粘贴坐标数据生成原地面线如图6所示。
将原路面线相对应的坐标与原地面线数据在同一坐标系下通过AutoCAD做图，得到横断面图如图7所示，其中原地面线以下部分为挖方，原地面线以上部分为填方。
同理以AK0+006.00为例作为相邻的桩号，通过上述方式得到AK0+006.00的原地面线相对应的坐标及原路面线相对应的坐标，根据原地面线相对应的坐标及原路面线相对应的坐标在AutoCAD中绘制断面图，横断面图如图8所示。
在本实施例中，在AutoCAD中以此坐标生成断面图，相邻的断面图作图时要调整坐标原点位置，以便更加直观的显示每个断面图的特性。
在步骤S13中，计算横断面图中各封闭图形的面积，得到横断面图相对应的挖填面积。
通过AutoCAD作图分别获取AK0+000.00、AK0+006.00的横断面图中各封闭图形的面积得到挖填面积，具体获取的计算方法为：
桩号AK0+000.00处横断面积：
填方：T1＝S1+S3+S4＝103.83m2
挖方：W1＝S2+S5＝1.04m2
桩号AK0+006.00处横断面积：
填方：T'1＝S'1+S'3+S'4＝96.38m2
挖方：W'1＝S'2+S'5＝1.04m2
其中，T1表示当前横断面图相对应的填面积；T2表示相邻横断面图相对应的填面积；W1表示当前横断面图相对应的挖面积；W2表示相邻横断面图相对应的挖面积；S1-S5为桩号AK0+000.00的各封闭图形的面积得到挖填面积(如图7所示)；S'1-S'5为桩号AK0+006.00的各封闭图形的面积得到挖填面积(如图8所示)。
S14.计算相邻两个横断面图的挖填面积的平均值，并根据计算得到的平均值以及相邻两个横断面图的距离得到路段的挖填土石方方量。
根据步骤S13中得到的相邻两个桩号的横断面积后，对相邻两个断面图的挖填面积取均值，再根据相邻断面图的桩号获得里程(长度)，进而求得此路段的填挖土石方方量。
桩号AK0+000.00、桩号AK0+006.00的断面图挖填面积的平均值，表示为：
填方平均值：(T1+T'1)/2
挖方平均值：(W1+W'1)/2
填挖土方量等于此段两端横断面平均填挖方面积与距离之积，由以上可得AK0+000.00至AK0+006.00的填方量为：
Vt＝(T1+T'1)/2*d＝600.63m3
AK0+000.00至AK0+006.00的挖方量为：
Vw＝(W1+W'1)/2*d＝6.24m3
其中，T表示断面填方面积总和；W表示断面挖方面积总和；V表示此路段填挖方量；d表示距离。
由以上计算可知AK0+000.00至AK0+006.00段的挖方量为6.24m3、填方量为600.63m3。
本实施例通过计算机建立数学模型辅助计算土石方量的方法，在原地面数据及设计断面数据采集完成的基础上进行改进形成的，在Excel中载入计算公式，由人工输入或导入所需的源数据，计算机自动化计算配合AutoCAD量测出断面面积，统计、计算挖填土石方量，不仅计算效率高，而且由于是计算机自动化计算也有效避免或减少了人为输入、计算误差，在保证计算公式无误的前提下数据可靠性大幅加强，既继承了数据可靠性的优势同时由于计算机的加入也改善了计算量过大、效率低的劣势。且研究完全建立在数据之上，计算程序都是在计算机上编制完成无过多的费用开支。
本实施例通过对传统土石方量计算方法多方面、多角度、多层次的分析，取其长处补其短处，最终新型土方量数学计算模型应运诞生；通过计算机建立数学计算模型自动、简便获取填挖土石方量进行技术性论述，为迫在眉睫的杭绍甬高速公路路基土方量核算提供简便、准确的计算方法，也为以后公路建设土方量计算提供理论参考。
与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：
(1)计算过程由计算机完成，提高了计算效率和数据的准确度；
(2)只需人工输入原始数据，大大节省人力；
(3)计算过程是在Excel中进行，手机端、PC端都可以使用较为大众化。
实施例二
本实施例提供一种路基土石方放量的计算系统，如图9所示，包括：
第一计算模块11，用于接收输入的原地面线数据以及原路面线数据，并分别计算原地面线相对应的坐标、原路面相对应的坐标；
生成模块12，用于根据得到的原地面线相对应的坐标及原路面相对应的坐标生成横断面图；
第二计算模块13，用于计算横断面图中各封闭图形的面积，得到横断面图相对应的挖填面积；
第三计算模块14，用于计算相邻两个横断面图的挖填面积的平均值，并根据计算得到的平均值以及相邻两个横断面图的距离得到路段的挖填土石方方量。
进一步的，所述第一计算模块中输入的原地面线数据包括原地面线的偏距、高程；输入的原路面线数据包括中桩设计高程、路面宽度、路面横坡、路肩宽度、路肩横坡、边坡坡度、护坡宽度及排水沟、栅栏各部尺寸。
进一步的，所述第一计算模块中计算原地面线相对应的坐标、原路面相对应的坐标是通过excle计算得到的。
进一步的，所述生成模块中根据得到的原地面线相对应的坐标及原路面相对应的坐标生成横断面图是通过AutoCAD生成的横断面图。
进一步的，所述第三计算模块中得到路段的挖填土石方方量，表示为：
Vt＝(T1+T′1)/2*d
Vw＝(W1+W′1)/2*d
其中，V表示路段填挖方量；T表示横断面图填方面积总和；W表示横断面图挖方面积总和；d表示距离；T1表示当前横断面图相对应的填面积；T2表示相邻横断面图相对应的填面积；W1表示当前横断面图相对应的挖面积；W2表示相邻横断面图相对应的挖面积。
需要说明的是，本实施例提供的一种路基土石方放量的计算系统与实施例一类似，在此不多做赘述。
本实施例提供的挖填土方量数学计算模型解决了原先计算繁琐、计算量大、易于出现粗差、计算数据可靠性不强等问题，大大提高了土方量计算的快捷性和准确性，切实增强了计算过程的规范性和专业性。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种路基土石方放量的计算方法，其特征在于，包括步骤：
S1.接收输入的原地面线数据以及原路面线数据，并分别计算原地面线相对应的坐标、原路面线相对应的坐标；所述原地面线数据包括原地面线的偏距、高程；所述原路面线数据包括中桩设计高程、路面宽度、路面横坡、路肩宽度、路肩横坡、边坡坡度、护坡宽度及排水沟、栅栏各部尺寸；
S2.根据得到的原地面线相对应的坐标及原路面线相对应的坐标生成横断面图；横断面图由各封闭图形组成，各封闭图形由原地面线相对应的坐标及原路面线相对应的坐标连成线封闭而成；
S3.计算横断面图中各封闭图形的面积，得到横断面图相对应的挖填面积；
S4.计算相邻两个横断面图的挖填面积的平均值，并根据计算得到的平均值以及相邻两个横断面图的距离得到路段的挖填土石方方量。
2.根据权利要求1所述的一种路基土石方放量的计算方法，其特征在于，所述步骤S1中计算原地面线相对应的坐标、原路面线相对应的坐标是通过Excel计算得到的。
3.根据权利要求1所述的一种路基土石方放量的计算方法，其特征在于，所述步骤S2中根据得到的原地面线相对应的坐标及原路面线相对应的坐标生成横断面图是通过AutoCAD生成的横断面图。
4.根据权利要求3所述的一种路基土石方放量的计算方法，其特征在于，所述步骤S4中得到路段的挖填土石方方量，表示为：
其中，V表示路段填挖方量；T表示横断面图填方面积总和；W表示横断面图挖方面积总和；d表示距离；T1表示当前横断面图相对应的填面积；表示相邻横断面图相对应的填面积；W1表示当前横断面图相对应的挖面积；/>表示相邻横断面图相对应的挖面积。
5.一种路基土石方放量的计算系统，其特征在于，包括：
第一计算模块，用于接收输入的原地面线数据以及原路面线数据，并分别计算原地面线相对应的坐标、原路面线相对应的坐标；所述原地面线数据包括原地面线的偏距、高程；所述原路面线数据包括中桩设计高程、路面宽度、路面横坡、路肩宽度、路肩横坡、边坡坡度、护坡宽度及排水沟、栅栏各部尺寸；
生成模块，用于根据得到的原地面线相对应的坐标及原路面线相对应的坐标生成横断面图；横断面图由各封闭图形组成，各封闭图形由原地面线相对应的坐标及原路面线相对应的坐标连成线封闭而成；
第二计算模块，用于计算横断面图中各封闭图形的面积，得到横断面图相对应的挖填面积；
第三计算模块，用于计算相邻两个横断面图的挖填面积的平均值，并根据计算得到的平均值以及相邻两个横断面图的距离得到路段的挖填土石方方量。
6.根据权利要求5所述的一种路基土石方放量的计算系统，其特征在于，所述第一计算模块中计算原地面线相对应的坐标、原路面线相对应的坐标是通过excle计算得到的。
7.根据权利要求5所述的一种路基土石方放量的计算系统，其特征在于，所述生成模块中根据得到的原地面线相对应的坐标及原路面线相对应的坐标生成横断面图是通过AutoCAD生成的横断面图。
8.根据权利要求7所述的一种路基土石方放量的计算系统，其特征在于，所述第三计算模块中得到路段的挖填土石方方量，表示为：
其中，V表示路段填挖方量；T表示横断面图填方面积总和；W表示横断面图挖方面积总和；d表示距离；T1表示当前横断面图相对应的填面积；表示相邻横断面图相对应的填面积；W1表示当前横断面图相对应的挖面积；/>表示相邻横断面图相对应的挖面积。
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