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 . . .

项目特点
这项研究侧重于较小的项目,以确定如何使用3D数据可能会增强更小,更典型的重建,修复,重铺路面和修复项目。没有发现大小和合同价值是3D数据使用的重要因素,尤其是实时验证和施工后调查来衡量工资数量的机会。

至少,如果存在基线对齐,那么数字形式的数据具有建设价值,因为它可以与移动设备一起用于定向。同样,任何控制并要求测量面积,长度或体积数量的项目都可以从使用GNSS漫游器更快更安全地测量工资数量中受益,并且只要存在有更好的记录,透明和可重复性获得RTK校正源。控制和对齐是两种类型的数据,这些数据在开放式数据模式下得到很好的支持,因此在数字形式中是高度消耗性的。

设计建造和其他替代采购合同通常一次性支付,而不是要求测量的工资数量。在这种情况下,如果进行土方工程,挖掘,分级或摊铺等活动,则实时验证仍然有益。这些活动非常适合AMG,检查员需要一个替代方案来正确执行质量保证任务。图109说明了确定项目是否为实时验证候选项的方法。
 

该图包含描述项目范围界定时实时验证纳入标准的流程图。 如果需要测量数量和一些RTK修正来源,那么项目应考虑使用实时验证。 如果没有测量数量但有土方,分级或摊铺,则应该考虑实时验证。
图109:流程图。实时验证的纳入标准。

所研究的项目说明了AMG方法如何在会议时间表方面产生积极成果。尽管有三周的停车工作情况,但60号干线重建项目尽早结束,密苏里项目实现了减少头对头交通日数的激励措施。使用3D数据可以帮助项目保持按计划进行并对问题做出反应 - 或者识别它们并尽早解决它们 - 但计划的持续时间并不是建筑中使用的3D数据的适用性或类型的一个因素。相反,早期完成激励措施是拥抱技术的重要动力。

沥青摊铺,如图110所示,通常看起来似乎不能从AMG中受益,这可能是因为由于材料放置时的粘度和压实深度的变化,坡度控制的精度低于混凝土摊铺。
 

这张图包含一张照片,显示了城市工厂的沥青摊铺和覆盖在城市居住环境中的情况。
图110:照片。城市轧机和覆盖层的沥青摊铺作业。

沥青通常以重量来衡量,这对承包商密切控制产量几乎没有动力。然而,与混凝土铺路相比,AMG提供的控制产量的机会较少,因为沥青所处的相对较薄的深度以及沥青质量控制能力下降。

AMG的其他强有力的包容因素是强大的抑制路面厚度和为承包商分配数量超支的风险。建立路面上AMG施工所需的主要和次要控制网络的力量是一个机会成本,这是重铺路面和重叠项目的一个因素。如果在大范围内进行不连续的施工活动,这一点尤其重要,例如US-17桥梁和安全改进项目就是如此。

对于沥青摊铺,基础准备通常使用AMG进行全深度摊铺,但较少使用AMG进行铣削。图111介绍了与沥青摊铺相关的AMG的细微选择标准。对于轧制和覆盖项目,光滑性激励措施不足以表明AMG用于沥青。实现几何改进的需要是AMG是否被指出的最重要的决定因素。在没有几何改进的情况下,城市地区可能存在其他风险,例如安全性,时间表或相关的施工活动可以抵消调查成本,这使得AMG成为一种选择。在没有几何或光滑度改善的城市地区,铣削和摊铺无需等级控制是最快和最具吸引力的。在弗吉尼亚州的项目中,路边施工导致道路几何变化。
 

该图包含了一个流程图,用于确定是否期望在项目中的沥青摊铺上使用AMG。 如果该项目是全深度建设,那么AMG可以用于基地的顶部。 如果不是全深度,但有几何改进,那么该项目应进行轮廓铣削评估。 如果它既不是全深度的,也没有几何改进,但是这个项目是城市的,那么AMG就可以考虑减少其他风险,例如安全或时间表。 最后,如果项目没有全面深入,没有几何改进,也不是城市化,那么AMG就不应该考虑。
图111:流程图。沥青摊铺的纳入标准。

目前,AMG轮廓铣削的成本限制是为了收集足够精确的原始地面数据。新的测量技术,例如面向下的移动激光雷达和无人机系统,可能会大大降低数据收集成本,并扩大3D数据可用于剖面铣削的范围。在几何校正被定位的地方,重要的考虑因素是成形铣削成功的可能性。在美国17号桥梁和安全改进项目中,意外的原地路面条件阻止了这种方法。

早期完成激励措施可以支持在建筑物质量控制方面使用3D数据,这些地区具有持续的几何改进,特别是如果存在具有挑战性的几何形状,例如犹他州项目峡谷的不断横坡变化。通常,声波平均可以在磨机上使用,同时保持特定的交叉斜率。非AMG方法更快,更便宜,更安全,因为它们不需要全站仪的人力。图112介绍了轮廓铣削的选择过程。
 

该图包括映射轮廓铣削识别过程的流程图。 如果几何改进是连续的并且项目是城市的,那么AMG是有利的。 如果连续的几何改进和项目不是城市的,但是提前完成激励,那么如果数据准备成本和收益保证使用AMG,则应考虑AMG。 对于几何改进仅为局部且没有准确路面历史的情况,AMG可能不会成功,并且不太可能值得投资。 另一方面,当地的几何改进,准确的路面历史和早期完井激励AMG应该被考虑,数据准备成本和效益再次证明它是合理的。
图112:流程图。加入轮廓铣削的标准。

在城市地区,如图113所示,需要进行几何校正并将其绑定到交叉路口,车道和路缘的组合,提升了技术挑战,可能需要使用3D数据进行施工前质量控制和AMG施工质量控制。城市地区延误的影响也更大,这进一步推动了3D数据和AMG的使用。
 

该图显示了市区内磨碎的沥青表面的照片。 对于路缘和排水沟以及在车道衔接的开始和结束都存在严格的限制。 在这些条件下,提供有用3D数据的调查成本很高。
图113:照片。城市铣削和沥青摊铺。

AMG的穿透力非常强。能够控制收益率,避免与线路相关的成本和安全隐患,以及增加控制深度的能力都支持使用AMG。但是,在设计覆盖层时,原始地面的精度需求往往被低估。(68)最初的地面测量必须建立在通过数字水准仪确定垂直精度的控制网络上,并且必须使用RTS,静态激光雷达或具有同等精度的仪器进行采集。

数据类型和SCHEMAS

要执行构造的主要3D数据类型是路线,轮廓,曲面,3D线条和2D线条。然而,所有案例研究都发现,在建立更精确的垂直控制和提高地形精度之后,通过对设计进行一些修改,可以创造更好的施工效果。用于进行设计更新的主要数据类型是走廊模型。因此,完全参数化道路模型可能是可以交付施工的最有价值的3D数据。其他3D数据类型都是走廊模型的一部分,或者可以从中轻松提取。

尽管案例研究主要探索道路数据,但地下实用数据对任何挖掘项目都有帮助。LandXML没有很好地描述这些内容,并且可以使用IFC或在DXF或其他良好支持的CAD数据模式中更好地描述这些内容。案例研究中未识别的另一种3D数据使用是可视化。可视化使用三维实体或网格对象,这些对象可以作为道路走廊组件或表面的一部分进行开发,并通过CAD或DXF模式进行交换。可视化是将设计意图传达给技术和非技术受众的有效方式。可视化适用于范围广泛的项目,从小型桥梁更换到每天影响成千上万驾车者的复杂交通控制的大型超大型项目。

除了子结构放样和桥台设计协调之外,三维数据在桥梁中的使用尚未得到很好的理解,尽管它们正在探索之中。(69)对于可视化应用,三维实体或网格物体就足够了,但对于制造和细节设计,甲板和光束立面或IFC的表格更有用。全面桥梁数据交换的标准化工作正在持续努力,(70)和国际金融公司是正在采用和进一步发展的新兴模式。

表40给出了目前设计数据最全面和最受支持的开放数据格式。目前,没有开放数据模式支持通道模型,但私有协议正在开发和实施专有数据模式。当提供供承包商和驻地工程师使用的3D数据时,机构应提供开放数据格式和设计开发的专有格式。

表40:设计数据类型和数据模式。
 

 

3D设计数据 推荐的数据模式
主要和次要控制 LandXML,CSV
路线和配置文件 的LandXML
走廊模型 没有
的LandXML
2D或3D线串 DXF
三维实体或网格 DXF
地下公用事业 LandXML,IFC,DXF
桥梁和结构 国际金融公司,DXF
非图形信息 电子表格和文本文档的XML模式

 

计划表削减的优先事项

3D数据提供的最大机会之一就是减少设计文档在耗材少和纸张格式方面的负担。减少计划表的目标是以最可消费,可靠和耐用的格式提供设计意图。由几种类型的计划表传达的设计意图可以用更多的可消费的3D数据取代。

数字和段落表格的纸张或PDF副本是最明显的机会。这种非图形数据可以保持其原生的读/写格式,并通过数字签名进行保护。一些地理空间派生的表格,如控制坐标,计划数量和桥梁高程等,也可作为电子表格使用。

下一个机会是开放数据模式最完全支持的数据类型:

---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。
有可能以CADD格式传达整个设计,但在考虑如何在建筑中使用这些数据时,收益递减。标准图纸,信号,标志和照明细节,ITS,分段和交通管制计划,防止侵蚀和沉积物控制计划以及其他许可证是最低优先级。地理参考PDF和可视化(例如渲染图像和4D模型)可以为投标和执行构建增加价值。

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