利用3D数字化设计数据进行公路建设-案例研究-10施工资料交付
2018-05-15   点击:

【摘要】作为LandXML文件,可以更容易地将页面的计划和配置文件表单消耗殆尽。分条是AMG的新兴应用,可以使用DXF或其他CAD格式进行支持。横截面片需要很长时间进行准备,并且在横截面已经被手动操作并且不再与表面模型一致时,常常会造成混淆。虽然LandXML目前尚未享有足够一致的实施方式以实现专有软件之间的无缝数据交换,但通过用表面替换横截面纸张所获得的价值也值得追求 . . .

本章评估了项目的特点,涉及他们如何为3D数字设计数据在高速公路建设中的使用时间和方式以及所用数据的规格做出贡献。在所研究的六个项目中,所有被发现在一定程度上都是3D数据的候选项。3D数字设计数据直接用于建筑,取代或取代纸张或PDF合同文件的行业动机不断增加。(38)(39)(65)所研究的项目都不直接使用3D设计数据。然而,在施工中使用3D数据的四个项目表明,3D数据可直接用于施工和检查。

承包商和驻地工程师能够评估更准确的勘测数据对设计的影响,做出协作决策,并将3D数据传播到现场。使用3D数据作为工具更加全面和成功地传达设计意图对业主代理和承包商都有好处。它提供了减少传达设计意图所需计划表的数量的机会,并且可以避免在需要3D数据交换时快速响应意外的现场条件。

一些设计师在分享3D建筑数据时会担心隐含的风险。(37)众所周知,需要以较高MD为代表的更详细的3D数据来支持建筑用途,(66)(30)(8)但设计师需要知道何时投资额外细节是值得的。如果设计所基于的原始地面信息证明结构不可靠,则在设计中花费的努力来优化材料数量,改进几何形状或绑定到固定特征可能在某些情况下被浪费。因此,CL是一个重要的组成部分,可以告知与使用3D数据进行施工相关的风险。

MD和CL对风险状况的贡献不同,如表38所示。低MD值存在数量差异的风险,以及当水平过渡的斜率和曲率影响尚未完全在三维空间中被探索时,需要修改相关联系。从MD-1移动到MD-2,转换被合并到3D数据中。这是工程意图的门槛。然而,从MD-2转移到MD-4是增加精度的一个问题,通常只会影响工程意图,只要物料平衡。

低CL可能导致与预期不同的现场条件,数量差异很大,需要在所有配合中重新设计。在US-17桥梁和安全改进项目中,即使建筑中没有使用3D数据,低CL导致填方斜坡上出现大量沥青堆积,意外的棉条填充和挑战仍然停留在道路右侧。没有任何MD可以克服低CL导致的风险。

具有低CL原始地面数据的设计师应确定具体风险,量化其影响并评估其可能性。有了这种风险意识,设计师可以仔细决定风险是否可以通过施工,或者在完成设计之前是否应采取步骤改进CL。如表39所示,当风险转移到施工阶段时,有两种选择来管理它们。当设计意图不受影响时,驻地工程师和承包商可以使用建筑合作伙伴来完成一个共同的记录模型。否则,设计师需要继续参与,尽快完成设计。

表38:MD和CL组合的风险概况。
 

 

LOD CL-d CL-C CL-B CL-A
MD-4 高概率高影响更新控制和拓扑,并进行广泛的设计修订以解决转换和平衡材料数量 中等概率中等影响更新控制和拓扑。修订以解决困难的配合和转换,和/或平衡材料数量 低概率低影响对硬连接和/或平衡材料数量的微小修改 非常低的可能性非常低的影响预构件质量控制可以检测和管理风险
MD-3 高概率高影响更新控制和拓扑,并进行广泛的设计修订以解决转换和平衡材料数量 中等概率中等影响更新控制和拓扑。修订以解决困难的配合和转换,和/或平衡材料数量 低概率低影响对解决转换和/或平衡材料数量的微小修订 极低的可能性低影响轻微的材料数量差异
MD-2 高概率高影响更新控制和拓扑,并进行广泛的设计修订以解决转换和平衡材料数量 中等概率中等影响更新控制和拓扑。修订以解决困难的配合和转换,和/或平衡材料数量 低概率中等影响设计修订硬解决方案来解决转换和/或平衡材料数量 低概率低影响对平衡材料数量的小修改或接受小材料体积调整
MD-1 高概率高影响更新控制和拓扑,并进行广泛的设计修订以解决转换和平衡材料数量 中等概率中等影响更新控制和拓扑。修订以解决困难的配合和转换,和/或平衡材料数量 低概率中等影响设计修订硬解决方案来解决转换和/或平衡材料数量 低概率低影响对解决转换和/或平衡材料数量的微小修订

 

表39:MD和CL组合的3D数据和分辨率模式的缺陷。
 

 

LOD CL-d CL-C CL-B CL-A
MD-4 低价值的3D数据 中等价值的3D数据 高价值3D数据建设合作建立记录模型驻地工程师可能需要签署现场配合和/或物料数量变更 非常高价值的3D数据3D数据可以作为合同文件
建筑中的设计角色 建立合作伙伴关系,建立记录或设计角色模型 没有预期的变化
设计和材料数量的变化预计可能很重要。可能会更改订单。拖延的风险更大 更改可能会影响设计意图和/或可能导致更改订单  
MD-3 低价值的3D数据 中等价值的3D数据 高价值3D数据建设合作建立记录模型驻地工程师可能需要签署现场配合和/或物料数量变更 高价值的3D数据3D数据可以作为合同文件承包商可以使AMG的3D数据致密化,材料数量差异很小
建筑中的设计角色 建立合作伙伴关系,建立记录或设计角色模型
设计和材料数量的变化预计可能很重要。可能会更改订单。拖延的风险更大 更改可能会影响设计意图和/或可能导致更改订单
MD-2 低价值的3D数据 中等价值的3D数据 高价值3D数据建设合作建立记录模型驻地工程师需要签署过渡区域和/或材料数量变化 高价值的3D数据建设合作建立记录模型驻地工程师可能需要签署现场适配和/或少量材料数量变化
建筑中的设计角色 建立合作伙伴关系,建立记录或设计角色模型
设计和材料数量的变化预计可能很重要。可能会更改订单。拖延的风险更大 更改可能会影响设计意图和/或可能导致更改订单
MD-1 低价值的3D数据 中等价值的3D数据 高价值3D数据建设合作建立记录模型驻地工程师需要签署过渡区域和/或材料数量变化 高价值3D数据建设合作建立记录模型驻地工程师可能需要签署现场配合和/或物料数量变更
建筑中的设计角色 建立合作伙伴关系,建立记录或设计角色模型
设计和材料数量的变化预计可能很重要。可能会更改订单。拖延的风险更大 更改可能会影响设计意图和/或可能导致更改订单

 

多年来,项目已成功完成,相当于纸质或PDF计划中提供的CL-D和MD-1信息。在建筑中使用3D数据为重新定义成功度量提供了机会。对于密苏里州的项目,使用3D数据优化合同超限极限内的几何改进可以为相同体积的混凝土带来更多的几何改进。没有3D数据的情况下,添加轮廓铣削功能可以实现更多的几何改进。然而,这个项目成功的关键是将数据收集推迟到施工阶段。

US-17桥梁和安全改进项目试图在施工前在3D中设计几何改进。设计所基于的CL-D数据意味着设计不能用于施工。相反,轮廓和横坡必须在现场开发,以适应设计意图,而不需要3D数据的帮助。该项目成功完成,但错过了更有意的机会 - 尤其是沥青数量超过投标价值的10%。设计师对设计的低信度很明显,因为出价增编按合同价值修改了三分之一的数量。

设计师需要指导他们如何通过他们对潜在调查信息的信心来调整他们的努力。过去业界不得不接受的风险可以通过参数化三维建模和新的调查技术进行管理,这些技术比过去更便宜,成本更低。通过了解与MD和CL的各种组合相关的不同风险概况,设计师可以做出关于增加细节,提高信心或推迟到施工前的风险意识决策。

3D数据提供的最大机会也许是主动公平地分配和管理推迟施工的风险。有意采取程序来验证原始基础并审查差异对设计意图和合同数量的影响将大大改善业主的结果。VDOT和NYSDOT制定的政策适合更新施工中的原始地面测量,以便计算更准确的数量。(15)(28)

缺少的步骤是在提供最终的3D数据可交付成果之前,通过设计传播更精确原始地面的影响。当设计师使用现代三维建模实践和CADD自动化来开发合同文档时,可以快速处理更新。有两种主要方法来完成这一点。

第一种方法是使用承包商和驻地工程师的建筑合作伙伴来同意最终的记录模型。记录模型是由承包商和驻地工程师使用的一组三维数据。(8)如果更新原始地面的预期影响不影响设计意图,则此方法适用。规范通常包括一个关于计划和施工图的部分,使承包商能够为制造,安装和拆除等活动提供更多的细节。(24)(21)(18)创建记录模型可以通过本节的规范进行管理。

第二种方法是将设计师的参与扩展到出租和建设之外。当更新原始地面的预期影响影响设计意图时,这种方法是适当的。俄勒冈州DOT已将设计师的最终成果扩展到预构建会议。(30)设计支持在施工中也很常见,以响应信息请求和处理设计更改。这是密苏里项目遵循的方法。价值工程是促进这一点的途径之一(67),但是当可预测的设计修订可以减少数量或以相同的成本获得更多的几何改进时,应该有一个由业主主导的有意识的车辆。

设计师应考虑改善CL的需要和适当的时机,并相应地调整开发MD的努力。完全参数化的设计模型可以快速反应新的原始地面数据,传播变化并产生新的输出。如果完全参数化的3D设计模型可用,则可以轻松修复低MD。AMG数据准备软件具有数据密集化工具,可以减少和弦,甚至针对特定的中间距离。

设计师需要指导来确定他们何时可以提供可直接在施工中成功使用的3D数据(例如,作为取代或替换部分合同计划的合同文档),以及何时风险简介支持推迟增加CL和/或MD直到施工。此外,设计师需要指导,以确定如果努力推迟,最终确定构建3D数据的适当机制是什么。将探索项目特征,使设计师难以完全缓解与直接在施工中使用3D设计数据相关的风险。

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