基于总图软件GPCADZ中方格网法计算土方的体会

作者:小傅 , 分类:总图设计软件GPCADZ , 浏览:308 , 评论:0

       今天来转载一篇由中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司,杨红宇撰写的《基于GPCAD中方格网法计算土方的体会》论文,主要讲解了在实际工作中如何用好总图软件GPCADZ的土方计算模块进行方格网法土方计算进行探讨,分析了影响土方计算结果的因素和软件工作的每一步骤需注意的问题,总结经验,力求能更好的使用软件完成土方计算。

       在工业场地土方工程计算中,方格网法是最常用的计算方法之一。杭州飞时达软件公司开发的总图设计软件GPCADZ是目前总图专业使用比较普遍的软件,利用软件可以完成总图专业的各单项工程设计,而土方计算模块又是各单位目前利用最多,成效最好的模块。笔者在使用土方计算模块的方格网法计算土方的过程中,得出几点体会与大家商榷。

总图软件GPCADZ

      一、方格网法土方计算模块的工作程序

      方格网法计算土方所需最基本的参数为方格的间距大小及方格网点的自然标高、设计标高。在利用计算机软件之前的手工计算时代,是通过手工在场地平整范围内布置方格网并人工读取各网点的自然地形标高和设计平场标高,然后手工计算各方格网的填挖方量再最后汇总土方量。利用总图软件的土方计算模块,即使用计算机替代以上过程。土方计算模块的工作程序如下:

      1、输入自然地形图。

      2、确定土方平整范围,即绘制土方平整的区域。

      3、按不同设计要求,划分按不同参数计算土方的地块,即在土方平整区域内划分区块。

      4、布置方格网。

      5、采集方格网点的自然标高和设计标高。

      6、按不同放坡要求绘制平场边界的边坡方格。

      7、计算各方格网及边坡方格的填挖方量。

      8、汇总土方量。

      二、各工作程序中参数的确定因素和需注意的问题

      由于目前土方计算模块还存在某些不足之处,若前述任何一个环节的参数设置不合理都有可能使软件不能继续工作下去。故在使用总图软件的土方计算模块时,为了避免此类问题,应把各个环节的参数都调整到比较好的状态,才不会前功尽弃,下面针对土方计算的工作程序逐一分析说明。

     1、输入自然地形图

      土方计算模块的工作条件是使计算机能读取自然地形图,并根据地形图的自然标高,利用数学模型计算得到各方格网点的自然标高。为使计算机能顺利读取地形图,首先要有数字化的地形图,数字化地形图的工作,为此可以用总图软件的地形处理模块来解决,本文不作深入讨论。

      软件是根据数字化地形图生成的具备一定密度的自然标高离散点来计算方格网点的自然标高的,离散点的密度和准确性就成为最终影响计算土方量误差大小的前提。为了让计算机读取的自然地形标高更准确,除了要把地形图中的等高线离散化成自然地形离散点外,还应将地形图中游离的各标高数字转换成自然地形离散点,这样才能使得计算机在后面采集自然标高的过程中减小误差,减少手工修改方格网点自然标高的工作量,使最终的计算结果更准确。尤其是遇到自然坡度较大的地形,如果在转化自然地形离散点时,只选择上述其中的一种做法,势必会使得后面采集到的自然标高出现大量的偏差。

       2、在区域内划分区块

       由于土方计算的区域有可能很大,而在区域内又会因为竖向设计的原因导致不同的部分坡向、坡度的不统一,或在同一平整范围内划分了多个台阶。为了便于针对这些不同部分的设计标高进行输入控制和计算,可以根据具体要求在场地平整区域内再划分若干区块,使得每个区块可以用相对简单的设计参数进行控制,以减小手工输入的工作量和计算的繁琐程度,保证软件正常工作。由于布置方格网和设计标高的读取均是以区块为单位逐一进行的,因此确定区块的划分是整个土方计算的成与败、好与坏的基础,在进行区块划分时要仔细斟酌各台阶挡墙、护坡、坡向、坡度的不同对划分区块的影响,以确定最合适的划分方案。

       3、方格网的布置

       和手工布置方格网一样,软件会根据已确定的方格网的大小和起始点,自动布置方格网,且是针对各个区块分别进行的。需要注意的是,方格网起始点位置的选择决定了最后方格网布置的图面效果。如果位置选择不当,会造成各区块,甚至整个平场区域的边角有过多的零碎方格,不但图面混乱,还会增加计算工作量,容易出错。因此在确定方格网起始点时,应尽量使方格网边界与区块或区域边界重合。含有多个区块的区域,还应协调各区块内的方格网起始点的位置,最好把针对不同区块的方格网起始点选在同一点上,这样平场区域内各区块的方格网就不会出现错位而增加计算工作量,减少出错的可能性。

       4、自然标高和设计标高的采集

       1)自然标高的采集。方格网点自然标高采集的准确程度,决定了计算土方量的误差大小。在实际工作中常会碰到软件采集到的自然标高不准确,尤其是在地形复杂的位置会有巨大的偏差。为消除误差,可通过采集时限定自然标高的上下范围来控制并用绘制三维地表模型来检验。

       2)设计标高的采集。方格网点设计标高采集的准确与否决定了能否正确反映设计意图。如前所述,在每个区块内,软件可以用较为简单的描述参数准确的采集到设计标高。但考虑到当前软件工作的不稳定,在同一平场区域内并不宜设置过多的区块。因此在一个区块内,若有局部的设计标高与本区块内其它设计标高不一致时,也可通过用手工调整的办法解决。

       当每个区块的自然标高和设计标高确定后,整个平场区域内各方格网点的填挖高度也就被计算出来了。

       5、自动绘制边坡方格

       土方计算模块是在计算出平场边界的填挖高度之后,再根据设定的放坡参数自动绘制边坡方格的,对于地处自然地形复杂的山区平场区域,往往在设定的区块边界需要较大范围的放坡,甚至会在已设计挡土墙的基础上再进行放坡。一般情况下,可把工业场地的购地边界作为区域边界,使得区域内各区块之和所含范围与整个区域边界之间留有布置边坡的宽度。

       软件是根据区块边界的填挖方高度,结合边坡的填挖方坡比或填挖方坡垂直高度来自动绘制边坡的,绘制结果即可验证根据给出的设计参数是否需设置挡土墙及挡土墙的高度。由于实际工程中,必须考虑挡土墙的稳定性和尽量减少土方量的因素,通常的做法是坡下设置挡土墙。因此必须区别对待填方边坡和挖方边坡的计算过程。

       对于填方边坡,如果计算区块边界的填方高度太大而无法直接设置挡土墙时,则需要设置边坡。边坡计算的结果可准确反映需设置的挡土墙高度和边坡土方量。

       对于挖方边坡,须依照绘制边坡所验证的挡土墙高度确定放坡坡角的设计标高,然后再重新利用软件绘制边坡方格,最终得出正确的边坡土方量。这是在使用土方计算模块时须特别注意的,否则会使挖方边坡的计算土方量巨大,而背离实际数值。

       三、充分利用软件功能提高工作效率

       虽然利用计算机进行土方工程量的计算已经大大提高了工作效率。但在实际操作过程中,还会遇到很多需要手工完成的工作。比如,当区块边界不规整时会造成方格网的零散,使得图面混乱和计算工作量增大,这时可以利用模块中“调整方格点位置”的功能合并一些小的不规则方格;利用“标高显示控制”功能改变字符高度,调整标注位置等。

      在当前市场经济的背景下,很多项目都会经历多次优化的过程,设计人员常会针对一个工业场地进行多次的土方计算。为了减少重复工作,提高效率,可以在开始土方计算前,利用不同图层把总图软件生成的自然标高离散点存储下来,以备多次计算使用。

       四、结语

       在以往的工作实践中,尤其是在手工调整了软件采集的方格网点自然标高之后,常常会由于区域或区块设置以及方格网布置的不合理而导致前面大量的工作作废。由此可见,土方计算模块工作程序的每一步骤都对下一步的成败起着决定作用。因此,在开始工作之前,应首先对上一阶段竖向设计的成果充分理解,明确设计意图,然后再根据最终的目标,反向确定各阶段参数,仔细斟酌区域、区块的划分和方格网的布置,并经过多次反复调整后再进行下一步工作,才能达到最好的效果。

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