土木工程施工土方工程2.ppt

1.3.3土方调配与优化 问题的实质：土方调配与优化就是在施工区域内，挖方、填方或借、弃土的综合协调。如果无借、弃土，施工区域内挖填平衡，已知各挖土区和填土区的位置和土方量及各挖土区和填土区之间的运距，求各挖土区向各填土区调配的土方量是多少时，总运输量最小，土方施工成本最低（总的运输费用最低）。 求解方法：运筹学上线性规划法中的“表上作业法” 求解步骤如下: 1.3.3.1准备工作 （l）划分调配区，划分原则有以下5点： 1)调配区的划分应与房屋或构筑物的位置相协调，满足工程施工顺序和分期分批施工的要求，使近期施工与后期利用相结合。 2)调配区的大小应使土方机械和运输车辆的功效得到充分发挥。 3)当土方运距较大时，可根据附近地形，考虑就近借土或就近弃土，每一个借土区或弃土区均可作为一个独立的调配区。 4)平整场地工程，划分调配区时要与场地设计标高结合起来，使填挖平衡。 5)与方格网协调，便于确定土方量。 (2)计算调配区之间的平均运距（即土方重心间的距离，可近似以几何形心代替土方体积重心） 1.3.3.2建立土方调配的数学模型 （l）土方平衡与运距表 在划分调配区和计算调配区之间的平均运距的基础上，建立土方平衡与运距表，见表1-2。其中Cij为Ai到Bj的单位土方施工费或运距，Xij为Ai 到Bj的土方量。 表1.2土方平衡与运距表 (2)数学模型: 求一组Xij的值，使目标函数: 为最小值(1.19) 并满足下列约束条件: i=1,2,…,m (1.20) j=1,2,…,n (1.21) (1.22) (1.23) (3)求解分析:线性规划的理论及计算方法 1.3.3.3用“表上作业法”进行土方调配步骤 (1)初始方案的确定 (2)方案是否最优的判别 (3)方案的调整 1.3.3.4绘制土方调配图 [例1-3]某施工区域划分为四个挖土区（分别为A1，A2，A3，A4）和三个填土区（分别为B1，B2，B3），而且挖土区和填土区土方量平衡，各挖土区和填土区之间的平均运距及土方量见图1.17。利用“表上作业法”进行土方调配的步骤为： 解：（1）初始调配方案的确定: 方法：最小元素法，即“就近调配”。 顺序：先从运距小的开始，使其土方量最大。 初始调配方案土方的总运输量为： Z0＝400×50+400×40+100×60＋200×110+100×70+500×40＝91000(m3·m)。 表中所有检验数均为正号，故该方案为最优方案。 最优土方调配方案的土方总运输量为： Z=200×50+200×70+400×40+300×60+100×70+500×40=85000（m3·m） （5）绘制土方调配图：（包括调运的流向、数量） (2)最优方案判别 利用“最小元素法”编制初始方案，其总运输量是较小的,但不一定是总运输量最小的，因此还需判别它是否为最优方案。判别的方法有“位势法”，它是用检验数λij来判别。只要所有的检验数λij≥0，则该方案即为最优方案；否则，就不是最优方案，需要进行调整。 下面介绍用“位势法”求检验数： 1)求位势数Ui和Vj： 位势和就是在运距表的行或列中用运距（或单价）同时减去的数，目的是使有调配数字的格检验数为零，而对调配方案的选取没有影响。计算方法：将初始方案中有调配数方格的Cij列出，然后按下式求出两组位势数Ui(i＝1，2，…，m)和vi(j＝1，2，…，n) 并列入表中。 (1.24) 式中 Cij—平均运距(或单位土方运价或施工费用)； Ui和Vj—位势数。 例如，本例两组位势数计算如下： 设 ，则 ……， 其它如表所示。 2)计算检验数: (1.25) 如：