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三角网法计算土方量的“破网”问题研究
第37卷第5期
2011年1O月
四川建筑科学研究
SichuanBuildingScience1l9
三角网法计算土方量的"破网"问题研究
,蔡良才,刘洲,陈黎明.,李天民
(,陕西西安710038;
,江苏南京211100;
,北京100071;
,四川成都610000)
摘要:对三角网法计算土方量展开了深入研究,讨论了其优缺点,剖析了其计算过
现"破网"的问题,提出了创建一个虚拟的投影组合面,再对该投影组合面进行三角
剖分,求出剖分之后的每个三角形对应的
三棱柱的体积,,通过实例验证了该方法,并对三种方法
精度进行了分析.
关键词:破网;三角网法;精度分析;土方量计算
中图分类号::A文章编号:1008—1933(2011)05—119—04
Studyontheproblemof"breaknet''inearthworkcalculationbytriangulationnetwork
ZHUJianfei,CAILiangcai,LIUZhou,CHENLiming,LITianmin(,AirForceEngineeringUniversity,Xi'an710038,China;
,Nanjing211100,China;,Beijing100071,China;,AirForceEngineeringDesignandResearchInstitute,Chen
gdu610000,China)
Abstract:Thepaperthoroughresearchedthemethodofearthworkcalculationbytriangulationnetwork,discusseditsmeritand
shortcoming,"breaknet",
thepaperestablishedavirtualprojectioncombinationsurfaces,thendividedtheprojectioncombinationsurfaces,calculatedthevolume
ofthethreeprismwhichcorrespondtotheeachtriangle,,thepaperthroughaexample
validatedthemethod,:breaknet;triangulationnetwork;precisionanalysis:calculationofearthwork0引言
土方量计算是土木工程领域中的重要问题,准
确快速地计算土方量,对开展规划设计,控制总投资
算方法,有断面法,方格网法以及越来越受到重视的
三角网法(DEM法).断面法是公路,铁路选线时常
用的土方计算方法,其特点是只适用于"线状设
计",对于"面状设计"则无法全面掌握地形地貌,横
向影响过大,
坡度是均匀的,地面高程提取不精确,其计算模型也
是近似的,而且实际应用时只适用于几何形状规则
收稿日期:2010~4-01
作者简介:朱剑飞(1983一),男,福建莆田人,硕士研究生,主要从事
机场规划与设计研究.
E—mail:******@
区域,对于形状复杂的局部区域(例如弯道部分),
据点和特征线(断裂线,构造线等)生成连续的三角
形平面来逼近原始地形,不改变原始数据和精度,能
够保存原有关键的地形特征,能很好地适应复杂,,三角网法的体积计算公式为纯几何公式,是完全精确的引.
采用三角网法计算土方量就是根据实地测定的地面点坐标(,l,,z)和设计高程,通过生成三角网来计算每一个三棱柱的填挖方量,,可将单个三棱柱的体积计算情况分为全挖,-3对不同情况的体积计算公式作了详细的介绍,,三角网投影时容易造成三角形被切割破坏,无法形成规则的三棱柱,,把这种12O四川建筑科学研究第37卷
情况统称为"破网"问题.
1"破网"问题的提出
通过研究已有的文献可以发现,目前对于三角网法计算土方量中出现"破网",知道每个三棱柱的体积计算公式并不一定就能轻松地计算出土方量,实际应用过程中至少会遇到以下两个问题:
1)天然地表三角网是根据表征天然地形起伏的实测数据(点,等高线,地形特征线等)所创建的,而设计表面三角网是利用表征设计表面的点和特征线等数据创建的,,那么,将天然地表三角网向设计表面直接投影,即可形成三棱
柱,,投影过程中三角形被切割成难以处理的形状,无法形
成三棱柱.
2)构建三角网时,天然地表三角网的构网范围一
般要比设计表面三角网大,,都只就某一
,如果只处理边界内完整三角形,,则由于三角网的重构,也就是并非真实地表的再现,从而导致了数据模型的失真,,其难点都在于三角网投影时造成的三角形被切割破坏,出现"破网"情况,从而使土方量计算变得复杂.
2"破网"问题分析
为解决"破网"的问题,,,该投影组合面包含了设计表面和天然地表两者的数据点,,大于零则为填方,,这些点和三角形边的投影将整个区域分成了大小不一的三角形,将这些三角形向设计表面和天然表面投影,
要计算出每个三棱柱的体积,就可以累加得到整个区域的挖,填方量.
实际操作过程中,由于设计表面三角网和天然表面三角网结构的差异和表示范围的不同,投影过程中往往会出现"破网"的情况,即一个面的三角形边线穿过另一个面的三角形的情况,(粗线表示)与天然地表三角网(细线表示)向投影面投影得到的图中所示的投影
"破网"情况的出现,使得该面土方计组合面,由于
算区域出现了四边形(如A,B,E)和五边形(如c,D,F)等多边形;如图2所示.
投影组合面
天然表面三角网
图1三角网计算土方示意
tmlationnetwork
sketchmap
图2带"破网"的投影组合面
,多边形A上下投影形成了四棱柱,,将多边形划为多个三角形,多棱柱剖分成图3多边形投影和多棱柱剖分
圜
朱剑飞,等:三角网法计算土方量的"破网"问题研究121多个三棱柱,,C的剖分情况.
按照上面的剖分思想,只要对得到的投影组合面中的多边形进行局部三角剖分,使得整个土方计算区域由大小不一的三角形所覆盖,再求出每个三角形角点对应的设计高程,天然高程及其高差,就可以利用三棱柱体积公式计算,.
图4对"破网"情况的处理示意
3实例验证
以某区域场地整平为例,,整平区长700m,宽200lTt,,根据原始地形的点数据和等高线数据,生成天然地表三角网(图5不规则三角形细线部分);然后,确定整平区域设计表面,构建整平区域设计表面三角网(图5规则三角形粗线部分).
图5设计表面和天然地表三角网
surfaces
将创建的设计表面和天然地表三角网同时向虚拟投影面投影,并对其多边形进行三角剖分,,黑色部分为填方.
图6整平区投影组合面
将上面实例分别用断面法,方格网法和三角网
法计算土方量,结果统计见表l.
表1土方量计算结果统计
Table1Calculatedoverallearthwork
分析前面的设计成果可以发现,即使在同一设计表面下,根据采用的土方量计算方法的不同,,,现从理论上加以分析.
断面法的误差来源主要是模型误差,即等值线内插值采用的是线性内插,这与实际地形往往不符合,特别是地形起伏较大的地方,间距越长,,大多数插值方法都无法避免.
方格网用规则格网来模拟地表面,总是假设两点之间的坡度是均匀的,其高程用等高线线性内插获得,精度取决于采集数据密度的大小,同时和方格网的大小有关,方格网越小,精度越高,但采样密度过大增加了计算量,,方格网不能很好地解决"破网"问题,势必会带入"破网"误差.
采用三角网模拟地表面,每个三角形范围内是一
个平面,
特征线的影响,在地形复杂的地区可加密三角网,在地形平坦的地区减少采样点,因此更适合模拟原始l22四川建筑科学研究第37卷
,采用三角网模拟地表面的精度要比方格网高.
4结论
本文对三角网法计算土方量展开了深入研究,讨论了其优缺点,剖析了其计算过程中存在的问题,首次提出了"破网"的概念,,提出创建一个虚拟的投影组合面,再对该投影组合面进行三角剖分,求出剖分之后的每个三角形对应的三棱柱的体积,,该方法切实可行,精度比较高,有效地解决了三角网的结构差异问题,能精确地计算土方填挖边界线与三角网相交部分三棱柱的体积,避免了因放弃这部分体积或三角网重构引起的模型失真所带来的计算误差.
参考文献:
张婷婷,[J].安徽农业科学,2006,34(22):6047-[J].广东农业科学,2007(8):33—35.
徐敬海,李明峰,[J].南京建筑工程学院,2002(1):26-,[J].陕西工学院,2005,21(1):[D].郑州:中国人民解放军信息工程大学,2007.
[D].西安:.
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3结论
本文中将Muki方法求解两根桩之间的相互作
用系数计算方法推广到桩与垫层下地基土单元以及
地基土单元与地基土单元之间的相互作用系数计算
上,并基于叠加原理建立了长短桩复合地基相互作
以及桩一土之间的相互作用,充分考虑了桩一土分
的比较,
方法不需要对群桩整体建立模型进行分析,因此,本
文计算方法是一种计算效率高的长短桩复合地基分
研究以及工程设计提供有益的依据.
参考文献:
[】]HANGFa-yun,CHENLong-zhu,SHIXu——ysisofcompositepiledraftwithcushionsubjectedtoverticalload
[J].ComputersandGeotechnics,2003,30(6):443453.
[2]葛忻声,龚晓南,[J].建筑结构,2003,24(4):91-96.[3]陈龙珠,梁发云,[J].工业建筑,2003,33(11):l-4.