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1、11.2 场地设计标高的确定 大型工程项目通常都要确定场地设计平面，进行场地平整。场地平整就是将自然地面改造成人们所要求的平面。场地设计标高应满足规划、生产工艺及运输、排水及最高洪水位等要求，并力求使场地内土方挖填平衡且土方量最小。第一章 土方工程第1页/共24页2场地设计标高的两种方法：1一般方法：如场地比较平缓，对场地设计标高无特殊要求，可按照“挖填土方量相等”的原则确定场地设计标高；2用最小二乘法原理求最佳设计平面：应用最小二乘法的原理，不仅可满足土方挖填平衡、还可做到土方的总工程量最小。第一章 土方工程第2页/共24页31.2.1 场地设计标高计算的一般方法 1.2.1.1 计算原则
2、将场地划分成边长为a 的若干方格，并将方格网点的原地形标高标在图上（图1-1a）。原地形高可利用等高线用插入法求得或在实地测量得到。a)地形图方格网图1-1场地设计标高计算示意图1等高线第一章 土方工程第3页/共24页41.2.1 场地设计标高 计算的一般方法 1.2.1.1 计算原则 按照挖填土方量相等的原则（图1-1b），场地设计标高可按下式计算：（1-2）b）设计标高示意图图1-1场地设计标高计算示意图2自然地面；3设计平面第一章 土方工程第4页/共24页5由式1-2可得到：（1-3）式中zo所计算场地的设计标高（m）；n 方格数；zi1、zi2、zi3、zi4第i个方格四个角点的原地形
3、标高（m）。第一章 土方工程第5页/共24页6 点的标高在计算过程中被应用的次数(Pi)反映了各角点标高对计算结果的影响程度，测量上的术语称为“权”。考虑各角点标高的“权”，式（1-3）可改写成更便于计算的形式：式中z1一个方格独有的角点标高；z2、z3、z4分别为二、三、四个方格所共有的角点标高。（1-4）第一章 土方工程第6页/共24页71.2.1.2 计算步骤1.划分场地方格网；2.计算或实测各角点的原地形标高；3.按式（1-4）计算场地设计标高；4.设计标高调整；5.施工高度计算。下面分别讨论：设计标高调整与施工高度计算问题 第一章 土方工程第7页/共24页8设计标高调整 设计标高的调
4、整主要是泄水坡度的调整，由于按式（1-4）得到的设计平面为一水平的挖填方相等的场地，实际场地均应有一定的泄水坡度。因此，应根据泄水要求计算出实际施工时所采用的设计标高。第一章 土方工程第8页/共24页9 以Zo 作为场地中心的标高（图1-2），则场地任意点的设计标高为：（1-5）图1-2场地泄水坡度第一章 土方工程第9页/共24页10施工高度计算 求得 后，即可按下式计算各角点的施工高度Hi，施工高度的含义是该角点的设计标高与原地形标高的差值：（1-6）式中角点的原地形标高。若Hi为正值，则该点为填方，Hi为负值则为挖方。第一章 土方工程第10页/共24页111.2.2 最佳设计平面 最佳设计
5、平面即设计标高满足规划、生产工艺及运输、排水及最高洪水位等要求，并做到场地内土方挖填平衡，且挖填的总土方工程量最小。第一章 土方工程第11页/共24页121.2.2.1 最佳设计平面设计原理 任何一个平面在直角坐标体系中都可以用三个参数 c、来确定（图1-3）。c 原点标高；x 方向的坡度；y 的方向坡度第一章 土方工程第12页/共24页131.2.2.1 最佳设计平面设计原理 在（图1-3）所示的这个平面上任何一点 i 的标高 ，可以根据下式求出：(1-7)其中点在x 方向的坐标；点在y 方向的坐标。式（1-7）为最佳设计平面的方程形式。第一章 土方工程第13页/共24页14 与前述方法类似
6、，将场地划分成方格网，并将原地形标高 标于图上，则该场地方格网角点的施工高度为：式中 方格网各角点的施工高度；方格网各角点的设计平面标高；方格网各角点的原地形标高；方格角点总数。(1-8)第一章 土方工程第14页/共24页15 土方工程量与施工高度之和成正比。施工高度之和为零时，则表明该场地土方的填挖平衡，但由于施工高度有正有负，当但它不能反映出填方和挖方的绝对值之和为多少。第一章 土方工程第15页/共24页16 为了不使施工高度正负相互抵消，若把施工高度平方之后再相加，则其总和能反映土方工程填挖方绝对值之和的大小。但要注意，在计算施工高度总和时，应考虑方格网各点施工高度在计算土方量时被应用的
7、次数Pi，令为土方施工高度之平方和，则:（1-9）第一章 土方工程第16页/共24页17将公式（1-81-8）代入上式，得:当的值最小时，该设计平面既能使土方工程量最小，又能保证填挖方量相等（填挖方不平衡时，上式所得数值不可能最小）。这就是用最小二乘法求最佳设计平面的方法。第一章 土方工程第17页/共24页181.2.2.2 最佳设计平面的计算方法 为了求得最小时的设计平面参数c、可以对式1-9的c、分别求偏导数，并令其为0，于是得：（1-10）第一章 土方工程第18页/共24页19经过整理，可得下列准则方程：（1-11）式中余类推。第一章 土方工程第19页/共24页20 解联立方程组（1-1
8、1），可求得最佳设计平面的三个参数c、ix、iy（尚未考虑工艺、运输等要求），然后即可根据方程式（1-3）算出各角点的施工高度。在实际计算时，可采用列表方法（表1-3）。最后一列的和PH可用于检验计算结果，当PH=0，则计算无误。第一章 土方工程第20页/共24页21123456789101112131415点点号号xyzppzpypzpxxpxypyypxzpyzHpH0 123 p pz py pz pxx pxy pyy pxz pyz Ph第21页/共24页22 应用上述准则方程时，若已知c 或ix，或 iy 时，只要把这些已知值作为常数代入，即可求得该条件下的最佳设计平面。第一章 土方工程第22页/共24页231.2.2.3 设计标高的调整 实际工程中，对计算所得的设计标高，还应考虑下述因素进行调整，这工作在完成土方量计算后进行。(1)考虑土的最终可松性，需相应提高设计标高，以达到 土方量的实际平衡。(2)考虑工程余土或工程用土，相应提高或降低设计 标高。(3)根据经济比较结果，如采用场外取土或弃土的施工方案，则应考虑因此引起的土方量的变化，需将设计标高进行调整。场地设计平面的调整工作也是繁重的，如修改设计 标高，则须重新计算土方工程量。第一章 土方工程第23页/共24页24谢谢您的观看！第24页/共24页