[發明專利]山區道路土方量的優化計算方法

在審

• 申請號: 202010538190.8
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111783194A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 徐寧;楊華杰;李印冬;趙建立;張天福
• 申請（專利權）人: 中國二十冶集團有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06T17/05
• 代理公司: 上海天協和誠知識產權代理事務所 31216
• 代理人: 沈國良

1.一種山區道路土方量的優化計算方法，其特征在于本方法包括如下步驟：

步驟一、收集整理山區道路地理位置資料、初始地形數據以及道路施工圖；

步驟二、通過BIM道路設計系統獲取道路施工區域的地形高程數據，識別高程點或等高線，建立山區道路的初始地形曲面；

步驟三、根據道路施工圖在初始地形曲面上建立山區道路模型，并生成初始路基橫斷面圖；

步驟四、根據道路施工圖進行山區道路施工，對施工后的施工區域范圍進行測量，獲得施工后的施工區域高程數據；

步驟五、將施工后的高程數據替換初始地形曲面的高程數據，沒有施工或不在施工區域內的初始地形曲面的高程數據不予替換，通過BIM道路設計系統識別替換后的高程數據，建立施工后的地形曲面；

步驟六、在山區道路模型中將初始地形曲面替換成施工后的地形曲面，并生成施工后的路基橫斷面圖；

步驟七、將初始路基橫斷面圖和施工后的路基橫斷面圖按同樁號生成路基橫斷面比較圖，其中路基橫斷面比較圖中包含了初始地形地面線和施工后的地形地面線；

步驟八、分別按照樁間距1m、2m、……10m進行土方工程量計算，并以1m為基準斷面，計算各樁間距的道路挖、填土方量以及與基準樁間距的誤差；根據山區道路樁間距與挖方誤差的關系，按一次線性函數擬合為：

y₁＝k₁x+b₁ (1)

根據山區道路樁間距與填方誤差的關系，按一次線性函數擬合為：

y₂＝k₂x+b₂ (2)

式中，y₁為挖方誤差，y₂為填方誤差，x為樁間距，k₁和b₁為與挖方誤差相關的常數，k₂和b₂為與填方誤差相關的常數；

步驟九、設定挖、填土方量計算的最大誤差，并按式(1)和式(2)分別計算出山區道路滿足最大誤差要求的挖、填土方量的最大直線樁間距d；

步驟十、設定以山區道路路基坡頂到坡腳為土方量計算邊界，挖方以設計高程及以上為邊界，填方以設計高程以下為邊界；

步驟十一、計算所有路基橫斷面比較圖中初始地形曲面與施工后地形曲面之間以及施工區域范圍內的道路土方橫斷面面積；

步驟十二、根據路基橫斷面比較圖中挖方擋土墻和填方擋土墻在施工后的地面線中的埋深，按步驟十一計算挖方擋土墻和填方擋土墻的挖方面積；

步驟十三、根據相鄰兩個路基橫斷面的有效土方橫斷面面積，按式(3)計算有效挖、填土方量，

V_挖、填＝∫∫f(x、y)dxdy×d (3)

式中，V_挖、填為有效挖、填土方量，∫∫f(x、y)dxdy為有效土方橫斷面面積，d為相鄰兩個路基橫斷面的距離或樁號差，x為坐標系中x軸的值，y為坐標系中y軸的值；

步驟十四、根據挖方擋土墻和填方擋土墻的布置起、止樁號，按步驟十三確定樁間距，并計算挖方擋土墻和填方擋土墻的挖方量；

步驟十五、根據各路段挖、填土方量，并將挖方擋土墻和填方擋土墻工程量計入挖方土方量，得到山區道路的挖、填土方量。

2.根據權利要求1所述的山區道路土方量的優化計算方法，其特征在于：步驟十三中，在山區道路凹、凸曲線路段，樁間距d按照式(4)計算，

式中，x為坐標系中x軸的值，y為坐標系中y軸的值，r為轉彎路段的曲線半徑或曲率半徑，x₁和x₂為凹凸曲線的前、后樁號，f(x,y,r)為道路凹、凸曲線函數表達式。