利用3D数字化设计数据进行公路建设-案例研究-05一般观察
2018-05-10   点击:

【摘要】访谈的目的之一是通过征求其他项目的更多一般性意见和经验教训,利用其他项目受访者的知识和经验。本节记录了这些讨论,其中一些比其他更详细。纽约NYSDOT有一个委员会按季度召开会议,探讨民用综合管理(CIM)对该机构的潜在益处。CIM委员会的成员在访谈中分享了一般性意见,以收集项目特定的数据。VIRGINIAVDOT拥有强大的项目风险评估方法,可用于替代交付项目,如 . . .

纽约

NYSDOT有一个委员会按季度召开会议,探讨民用综合管理(CIM)对该机构的潜在益处。CIM委员会的成员在访谈中分享了一般性意见,以收集项目特定的数据。

信息建模

在撰写本文时,NYSDOT的几何设计CADD标准软件环境是MicroStation和InRoads V8i SS2,但该平台将在2017年发生变化,当时会有公开采购新CADD软件。这需要在软件熟练程度超出设计范围并进入现场的情况下进行再培训,并使用许多建筑工地上使用的软件。有传统的数据耐久性考虑事项,特别是如果新软件由不同的供应商提供。2017年,NYSDOT的大型图书馆将使用MicroStation和InRoads V8i SS2以及徕卡调查设备的工作流程,需要针对新软件和调查硬件进行更新。

这不是NYSDOT传播的第一个软件更新。NYSDOT于1995年首次提供3D建模培训。在3D设计熟练程度 - 在不同软件平台之间转换的技能 - 与特定软件熟练程度之间存在区别。NYSDOT近年来已经注意到3D建模的技巧已经集中在工作人员身上,他们在3D建模或绘图中开发了独立的技能。

在设计项目中应用3D模型的地点和容量是由设计项目经理决定的。个人喜好是一个小的因素,但如果调查数据可用,内部设计师会倾向于使用3D建模来开发设计。其他项目特征影响模型决策。例如,一个300英尺长的小型项目将取代暗涵通常不会引用3D模型。复杂的项目,包含地下公用工程的项目以及有调查数据可用的项目很可能会使用3D模型。公众推广/设计可视化的需求也是一个因素。随着对这些后续服务的需求增长,使用3D建模的动机也会增加。

NYSDOT设计团队表示3D设计模型减少了计划生产所需的时间。然而,施工就绪的3D模型需要更多的时间,需要在交叉点和过渡区域制作标准计划集合所不需要的细节。创建计划需要花费大量的时间,设计人员经常需要停止推进模型,以按计划完成计划。

在内部,NYSDOT结构小组一直在逐个项目地扩展其3D建模的使用,具体取决于技术人员和调查数据的可用性。结构组使用与道路设计师相同的3D建模工具。桥梁设计生产在2003年首次使用3D CADD模型。方法已标准化并于2008年纳入桥梁设计手册。2010年,子结构的3D模型成为所有新建和替代项目的要求。对其他桥梁元素使用3D建模由设计师自行决定。建议按体积和按部分详细列出的所有项目都采用3D建模,特别是土方工程,图72中显示了一个示例。
 

该图包含桥台周围路堤的3D模型图示。 桥台的土方形状复杂,如果没有三维模型的帮助,计算精确的土方量是非常困难的。
图72:插图。土木工程模型的桥梁基础。

桥梁模型是基于特征的,这意味着它们包含MicroStation CAD元素。示例如图73所示。
 

该图显示了左侧桥墩和右侧桥墩结构混凝土构件的3D模型。 它们均以等轴视图显示。
图73:插图。桥台和码头的例子。

与道路走廊模型不同,组件不是具有由数学关系支配的几何的参数对象。这限制了通过设计演变的变化传播。但是,它们是在与道路模型一致的项目地理空间坐标中开发的。这些模型用于几何分析和细部设计,并未与结构分析相结合。这些模型有助于计划生产,数量增长和跨学科协调。

建模标准广泛使用了MicroStation模型特征。MicroStation内的模型类似于Excel电子表格文件中的表格。如图74所示,它是分割和命名单个3D模型内容的一种手段。但是,这是MicroStation的一项独特功能,需要MicroStation软件才能访问除当前模型以外的所有模型。桥文件可能有超过二十个模型。虽然这些文件可作为参考文档的一部分与其他3D数据一起提供给承包商,但使用这些文件的能力需要有关MicroStation的高级知识以及访问软件才能单独导出每个模型。
 

此图保存Microstation软件中的参考对话框的屏幕截图。 当前文件有多个引用的模型。 该对话框显示名称,描述以及参考模型是2D还是3D。 设计师使用模型来分割桥梁数据的方式与电子表格中用于分割数据的方式大致相同,但可以一起参考。
图74:截图。MicroStation中有多种型号。

有一种非正式的做法,即3D设计师根据设计师的判断提供3D模型作为投标参考文件。有时候,就像前面介绍的美国17桥和安全改进项目一样,有一个提示提醒承包商出价,以期在授予后提供3D数据。有一种看法认为,承包商可以花费25,000美元至50,000美元从合同计划中创建AMG数据。

在设计中扩展建模工作以使设计模型达到建筑所需的细节水平可能是具有成本效益的。NYSDOT可能会看到承包商在投标中节省了成本。更重要的是,它将向检查团队提供强大的3D数据。如果设计师能够签署并密封3D模型,那么驻地工程师可以确信3D数据反映了合同文件中的设计意图。

在过去三,四年中,如果检查组正在使用3D数据进行实时验证并收集施工后调查数据以测量支付数量,那么建设项目的数量已经扩大。虽然最初的9区牵头开发了这些方法和工作流程,但现在所有地区都有熟练程度。这项技术有时是在承包商使用AMG的情况下启动的,其中3D方法使检查人员能够跟上AMG更快的运行速度。但是,情况并非总是如此。有时这是检查组的首选方法。Parksville Bypass项目评估了使用这些3D方法所节省的时间,如本报告第2章图1和图2所示。

可视化是使用3D数字数据的另一个机会。可视化是一种成熟的做法,但有机会使用设计模型来减少为可视化创建3D几何图形的时间和成本。NYSDOT投资于4D和5D建模,特别是在纽约地区(11区)。在这里,项目对日常交通流量高的道路的运营产生了广泛的影响。

在Kosciuszko Bridge项目中,4D模拟和3D渲染是设计构建出价的要求。4D和5D型号在施工期间也是例行交付要求。成功的投标人包括模拟长岛高速公路交通分段维修的模拟,尽管在详细设计开始后仍然存在RFI奖励和设计例外要求,以确定实际上不可能符合每小时45英里的设计速度。

Kosciuszko Bridge的征求建议书(RFP)需要MicroStation格式的3D交付件,并允许承包商从5D模型的有限数量的软件应用程序中进行选择。选择了Synchro 4D,该模型托管在基于云环境的LoadSpring中。LoadSpring不仅托管数据,还托管软件。它专为建筑行业量身定制,同时承载Primavera P6,指定的调度软件以及其他工程软件应用程序的增长。

Kosciuszko Bridge的项目要求为3D数据和4D和5D模型要求提供了一些具体指导。项目需求的第26部分扩展到10页,包括定义范围,标准和参考,要求和4D / 5D建模可交付成果的章节。(20)这些要求包括一套定义,其中一个定义符合美国建筑师协会(AIA)标准的发展水平(LOD)。(20)按照规定对3D模型的内容要求进行了细分,并为每个模型分配了LOD,如表20所示。

表20:Kosciuszko桥的模型和LOD
 

 

学科 模型 LOD
现有条件 地形地形DTM,水深DTM 300
现有条件 高架结构,包括 基础,桥台,桥墩,主桁架,进场框架和装饰板。 200
现有条件 建筑物将被拆除 200
现有条件 建筑物 - 背景 100
现有条件 本地街道,其他地形上下文特征 100
国内 本地街道 - 铺路 200
国内 当地街道 - 重新安置,评分 300
国内 公用事业,ITS,照明/电力,排水,岩土工程,消防立管系统,栅栏,标牌/条纹,园林绿化 200/300
交通 工作区,舞台/ MPT /交通信号 100
结构体 方法子结构(墩,基台,基础),主跨度子结构(塔,墩,基础) 300
结构体 上部结构,主跨度上部结构 300
临时结构 连接器处的临时桥 -
临时分期 假工作,国有企业,围堰,设备,船舶设备 200

 

时间表结构的指导更加详细,并且从施工开始就非常成功地使用。RFP定义了34个工作单位,它提供了每个工作单元可能包含的总体合同价值的最大百分比。承包商的完成百分比从计划中提取并输入SiteManager以生成临时付款。

以这种方式使用时间表已经使其成为非常有意义的项目控制工具。承包商现场有全职调度员,负责维护每周审查和六周展望的时间表。5D模型提供了对时间表的视觉检查。工作单元分解成持续时间长达两周的活动。时间表总共有数千项活动。这需要高度分散的3D模型。图75是显示2015年6月5日的时间表的4D模拟和当天下午在现场拍摄的照片的对比。
 

该图显示了2015年6月5日4D施工模拟的结果,并与当天下午的网站照片进行比较。 每张照片都与4D模拟图像中的相关图形内容的注释相关联。 这些照片验证了承包商日程安排的准确性。
图75:插图。Kosciuszko桥项目于2015年5月5日。


调查

具有旧调查的项目,尤其是1995年以前收集数据的摄影测量调查,一直是项目问题和施工索赔的来源。在1995年至2005年期间收集的摄影测量调查在1英尺内具有可靠的网络精度。过去的经验促使在最终确定计划,规格和估算之前验证原始地面。现在每个地区都有设备和一名熟练的调查协调员,他们可以执行此项功能。

一些顾问调查员正在使用激光雷达进行调查数据收集,但没有明确要求这样做。虽然这为更全面的数据集提供了机会,但NYSDOT仅请求调查手册中定义的标准调查产品。这是一个明显的错过了获得激光雷达数据的机会。

除了根据数据收集的时间和方法对调查数据的准确性保持警惕之外,设计师不太相信沥青路面的调查信息,因为收集调查数据后可能会覆盖它们。这是不太可能的混凝土路面。设计师对调查数据准确性的信心影响了他们提供施工3D数据的信心。

同意控制对于成功的施工至关重要,尤其是在检查员正在使用3D技术的情况下。之前有过调查数据无用的经验,因为它是在与项目控制不匹配的控制下收集的。在建设中,NYSDOT现在使用合同控制计划来确定各方将使用的控制权,并由承包商的特许验船师签署并加盖密封。

一种常见的误解是,GNSS在每个均匀分布的观测中都有0.1英尺的变化。虽然GNSS只精确到0.1英尺,但在每半天内非常精确(在没有多路径误差的情况下)。但是,从一天到下一天可能会有变化,然而,在0.1英尺的总变化范围内。如果在经验丰富的操作员和等级检查员的密切关注下进行,GNSS控制的AMG可能比粗分级和挖掘更广泛。

实时验证和建设后调查

标准规范中允许使用实时验证和施工后测量进行测量的部分是第625节。现在包括上述合同控制计划。这是所有实时验证和建设后调查所依据的基础。标准规格的这一部分还允许承包商提供检验人员专用的检验工具。

合同控制计划记录所有未被收回或受到干扰的调查控制,并允许承包商确定哪些调查网络图将用于施工。该表格记录了用于放样,水平和垂直基准的附加控制集,合并比例因子以及用于GNSS操作的实时运动校正源。承包商在承包商的特许验船师盖章之前提交国家验船师审查的表格。驻地工程师负责签署并接受合同控制。

NYSDOT目前在该领域使用徕卡产品,并处理InRoads V8i SS2的现场数据。区域CADD和调查协调员已经建立了一个大型的如何指导各种检查活动的库,以测量工资数量并验证完成的工作。图76列出了一小部分这些指导性文件。除文件传输指导和如下所示的指导性文件外,还有针对一般MicroStation操作,排水程序,打印程序,映射,InRoads的指导和操作指南文件应用程序,ProjectWise和施工CADD资源。
 

该图显示了一个名为“文件传输”的数字文件夹中的几个指导性文档的屏幕截图,以图标形式显示。这些文档介绍了如何准备3D数据并在NYSDOT检查员使用的不同软件应用程序之间进行交换。
图76:截图。如何进行文件传输的文件。

总部建设调查和CADD支持审查即将出租,评估项目是否适合使用AMG,施工后调查和实时验证。根据这一评估,施工规范的第625部分将适用,特殊规定将指定承包商将提供的设备。通常情况下,承包商将提供来自同一供应商的设备,而这通常不是徕卡设备。在这种情况下,操作指南和指导文件库的使用受到限制,检查员需要接受该厂商设备和软件的培训。

总部协调员将与内部检查人员会面,以确定他们对该项目的培训需求。如果承包商提供了设备,则根据标准规范的第625节提供硬件和软件特定培训。一旦与区域协调员合作开展工作,总部协调员将进行实地考察。他们将向检查团队提供培训和肩负的支持,以便为他们提供支持,帮助他们建立对设备和一般工作流程的熟悉程度和信心。

通常在冬季为检验人员提供年度施工CADD和调查培训。年度调查培训作为设备租赁合同的一部分提供。区域协调员提供了租用设备的额外培训,并提供了如上所述的量身定做的针对具体项目的培训。

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