1462
.pdfнальный |
исследовательский политехнический университет (614013, |
г. Пермь, |
ул. Академика Королева, 19а; e-mail: anton.k45@yandex.ru). |
Туркова Анна Олеговна (Пермь, Россия) – студентка, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614013, г. Пермь, ул. Академика Королева, 19а).
Юрганов Андрей Владимирович (Пермь, Россия) – студент,
Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614013, г. Пермь, ул. Академика Королева, 19а).
341
УДК 624.21
ПРИМЕНЕНИЕ BIM-ТЕХНОЛОГИЙ И НОВЕЙШЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ФАКТИЧЕСКОГО ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МОСТОВОГО СООРУЖЕНИЯ
А.А. Ботяновский, В.Г. Пастушков
Белорусский национальный технический университет, Минск, Республика Беларусь
Рассматривается практика применения BIM-технологий в совокупности с новым оборудованием при проведении исследования фактического технического состояния мостового сооружения. Рассмотрены вопросы целесообразности применения BIM-технологий в процессе выполнения работ по содержанию и дальнейшей эксплуатации сооружения. Также графически представлены некоторые возможности и некоторые результаты, которые были получены при проведении исследования.
Ключевые слова: BIM-технологии, электронный тахеометр, геодезические измерения, план сооружения, продольный профиль, пространственная модель сооружения.
При проведении обследований транспортных сооружений выполняется большой спектр работ и исследований, по результатам которых дается оценка фактического технического состояния сооружения. Безусловно, сбор информации о сооружении, проведение полевых работ с фиксацией результатов в журналы является трудной задачей. Но еще более сложным является процесс передачи, систематизации полученной информации и генерирования ее в единый технический отчет или заключение. В этом случае выручает новейшее оборудование, способное хранить в цифровом формате собранную нами информацию с возможностью последующей передачи ее в специализированные программные комплексы, предназначенные для ее обработки. На сегодняшний день наибольшее развитие в сфере автоматизации производственного процесса получают BIM-технологии, которые призваны не столько облегчить работу, сколько улучшить ее качество и повысить скорость ее выполнения.
При проведении обследования моста в г. Калининграде были использованы такие технологии. В ходе проведения полевых работ была
342
выполнена тахеометрическая съемка мостового полотна электронным тахеометром с автоматической записью информации в электронный полевой журнал (рис. 1). Параллельно велась нивелировка полотна при помощи обычного оптического нивелира и рейки с записью информации на бумажный носитель.
По результатам выполненной нивелировки были составлены продольные и поперечные профили мостового полотна. Что же мы получаем по результатам тахеометрической съемки с последующей обработкой электронных полевых журналов с помощью BIM-технологий?
Рис. 1. Вид простейшего электронного полевого журнала
Для начала мы получаем электронный полевой журнал, который несет закодированную работником информацию. Под кодированием понимается назначение каждой точке множества имен, описаний, примечаний и т.д.
Далее, передав имеющуюся информацию посредством импорта в специализированный программный комплекс и произведя необходимые манипуляции с информацией, мы получаем пространственную параметризированную модель, из которой можем получать те же поперечные и продольные профили (рис. 2).
Преимуществом такого вида обработки информации является то, что в результате мы получаем не только узкий кусок информации, а сразу объемную модель, которая является весьма и весьма информативной.
343
Рис. 2. Примеры получаемых результатов с использованием BIM-технологий
Хотелось бы в заключение отметить, что автоматизация производства данного вида работ позволяет значительно сокращать сроки при сохранении качества, а в некоторых случаях и при увеличении показателя качества.
Список литературы
1.Шаповалова А. Что такое BIM, и с чем его едят? [Электрон-
ный ресурс]. – URL: http://kilonewton.ru/blog/583/ (дата обращения: 10.02.2015).
2.Пантелеев В.Н., Прошин В.М. Основы автоматизации производства: учеб. пособие. – 5-е изд. – М.: Академия, 2013. – 208 с.
344
Об авторах
Ботяновский Алексей Андреевич (Минск, Республика Беларусь) –
студент, Белорусский национальный технический университет (220014,
г. Минск, пр. Независимости, 150; e-mail: a.botyanovskiy@ mail.ru).
Пастушков Валерий Геннадьевич (Минск, Республика Беларусь) –
кандидат технических наук, доцент кафедры «Мосты и тоннели», Белорусский национальный технический университет (220014, г. Минск, пр.
Независимости, 150; e-mail: valpast@inbox.ru).
345
УДК 625.731.1
МОДЕЛИРОВАНИЕ СЕЗОННОГО ПРОМЕРЗАНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ
А.М. Бургонутдинов, К.Р. Кашапова, В.И. Клевеко, О.В. Моисеева
Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Россия
Приведены результаты компьютерного моделирования процесса сезонного промерзания земляного полотна автомобильной дороги. Полученные результаты глубины промерзания грунта показали хорошую сходимость с фактическими данными.
Ключевые слова: автодорожная насыпь, сезонное промерзание грунтов, метод конечных элементов.
Практически вся территория РФ характеризуется сезонным промерзанием грунтов. На участках автомобильных дорог, имеющих неблагоприятные геолого-гидрологические условия, интенсивно образуются деформации, связанные с различными криогенными процессами. По данным Федерального дорожного агентства Министерства транспорта РФ, на существующей сети автомобильных дорог общего пользования такие деформации составляют около 47 % [1, 2, 4].
Ликвидация последствий влияния криогенных процессов на дорожные конструкции и сооружения требует значительных ежегодных затрат на ремонтные работы. Только Управление автомобильных дорог и транспорта Пермского края тратит ежегодно 50–67 млн руб. на локализацию последствий криогенных процессов на краевых автомобильных дорогах. Исходя из этого изучение процессов промерзания и оттаивания грунтов весьма актуально для территорий с суровым климатом и неблагоприятными инженерно-геологическими условиями, т.е. наличием пучинистых грунтов и близким расположением грунтовых вод.
Изучение криогенных процессов в реальных условиях – очень трудоемкий и дорогостоящий процесс, поэтому в последнее время находит широкое применение компьютерное моделирование процессов промерзания.
346
Для моделирования процессов промерзания были выполнены теплотехнические расчеты по программе GeoStudio.
Программа GeoStudio TEMP/W используется для моделирования тепловых изменений, происходящих в грунте в результате изменений в окружающей среде или в связи со строительством таких объектов, как фундаменты зданий, трубопроводы и т.д. [3–5].
Данное программное обеспечение помогает анализировать геотермальные проблемы, связанные с замораживанием и оттаиванием грунтовых вод. Программа работает на предположении, что общее содержание влаги в грунте является фиксированным, т.е. не изменяется во время моделирования.
При расчете автомобильных дорог программа моделирует процесс промерзания слоев грунта, расположенных под земляным полотном дороги, а также показывает переходные распределения поверхностных температур.
Расчет производится по методу конечных элементов. Одним из трех основных аспектов моделирования конечных элементов является дискретизация, которая включает в себя определение геометрии, расстояние, площадь и объем. Два других аспекта – определение свойств материала и граничных условий. Для того чтобы знать, как все элементы связаны, необходима упорядоченная схема нумерации и алгоритм для присвоения этой нумерации и разработки сетки элементов.
GeoStudio имеет свою собственную систему и алгоритмы, которые разработаны специально для анализа геотехнических проблем.
Расчет проводился для участка автодороги «Чусовая – Горнозаводской». Глубина залегания расчетного уровня подземных вод от низа дорожной одежды составила 1,5 м, а дорожная одежда состояла из следующих слоев (таблица):
–верхний слой покрытия – асфальтобетон плотный, толщиной 6 см;
–нижний слой покрытия – асфальтобетон пористый, толщиной 8 см;
–верхний слой основания из фракционного щебня, толщиной 20 см;
–нижний слой основания из ПГС, толщиной 30 см;
–дополнительный слой основания из песка средней крупности, толщиной 40 см.
Граничные условия задавались для поверхности грунта и нижней границы модели. Граничные условия нижней границы заданы постоянной во времени величиной плотности теплового потока, вычисленной
по формуле q = −λ ∂∂nt = −0,59 0,1823 = −0,1075 Вт/м2.
347
Теплопроводность дорожных материалов
№ |
Материал слоя |
Коэффициент теплопро- |
|
п/п |
водности λод (i), Вт/м·К |
||
|
|||
1 |
Асфальтобетон плотный, марка I, тип I |
1,40 |
|
2 |
Асфальтобетон пористый, марка II, тип I |
1,25 |
|
3 |
Щебень известняковый, фракционный |
1,39 |
|
4 |
Песчанно-гравийная смесь (ПГС) |
2,10 |
|
5 |
Песок средней крупности: |
|
|
|
талый |
1,91 |
|
|
мерзлый |
2,44 |
|
6 |
Грунт – суглинок тяжелый: |
|
|
|
талый |
1,62 |
|
|
мерзлый |
1,97 |
Граничные условия для поверхности задавались путем приложения к ней климатических характеристик г. Перми за 2010–2011 гг. В качестве климатических характеристик района были приняты: максимальная и минимальная суточные температуры; минимальная и максимальная влажность в течение суток по архивным данным сайта http://meteo.infospace.ru.
Полученные данные распространялись (циклически повторялись) на весь период расчетов.
На рис. 1 представлена расчетная схема, а на рис. 2 – пример расчета на конкретный день цикла моделирования.
Рис. 1. Расчетная схема теплотехнического расчета поперечного профиля
348
|
11.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11.0 |
|
10.5 |
|
|
|
-8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
10.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
-10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10.0 |
|
|
|
-6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-6 |
-8 |
|
10.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
9.5 |
|
|
-4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
-4 |
-4 |
|
9.5 |
|
|
|
|
|
|
-2 |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
9.0 |
|
-4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-2 |
|
|
9.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8.5 |
|
-2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8.5 |
|
8.0 |
|
0 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
0 |
8.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
7.5 |
|
7.0 |
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
6.5 |
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
6.5 |
Глубина |
6.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6.0 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
5.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5.5 |
|
5.0 |
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
5.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.5 |
|
4.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.0 |
|
3.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.5 |
|
3.0 |
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
2.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
2.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.0 |
|
1.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.5 |
|
1.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.0 |
|
0.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.5 |
|
0.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.0 |
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расстояние |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2. Общий вид изотерм при максимальной глубине промерзания |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на 10.02.2010 г. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Фактическая замеренная максимальная глубина промерзания земляного полотна на опытном участке автомобильной дороги составила 186 см [4]. Анализ результатов математического моделирования процесса промерзания показал, что глубина промерзания в этом же месте составила 198 см.
Таким образом, програмный комплекс GeoStudio TEMP/W позволяет с высокой достоверностью моделировать тепловые процессы, протекающие при промерзании и оттаивании земляного полотна автомобильных дорог. Полученная погрешность составила 6,5 %.
Список литературы
1.Клевеко В.И. Применение геосинтетических материалов в дорожном строительстве в условиях Пермского края // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. – 2013. – № 1. – С. 114–123.
2.Бургонутдинов А.М., Клевеко В.И. Образование морозобойных трещин на автомобильных дорогах // Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании ‘2011: материалы междунар. науч.-практ. конф. – Одесса: Черноморье, 2011. –
Вып. 4, т. 3. – С. 32–39.
349
3.Пономарев А.Б., Захаров А.В. Анализ строительства на техногенных грунтах в г. Перми // Вестник Волгоград. гос. архит.-строит. унта. Строительство и архитектура. Строительные науки. – 2013. –
Вып. 31(50). – Ч. 2. – С. 272–278.
4.Бургонутдинов А.М. Обоснование способов строительства и ремонта лесовозных автомобильных дорог, препятствующих образованию трещин (на примере Пермского края): дис. … канд. техн. наук. –
Йошкар-Ола, 2012. – 225 с.
5.Бобров И.А., Захаров А.В. Численное моделирование тепловых процессов в ходе вариантного проектирования свайного энергетического фундамента для малоэтажного здания в климатических и геологических условиях города Перми // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная эколо-
гия. Урбанистика. – 2012. – № 2. – С. 45–53.
Об авторах
Бургонутдинов Альберт Масугутович (Пермь, Россия) – канди-
дат технических наук, доцент кафедры «Автомобильные дороги и мосты», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614013, г. Пермь, ул. Академика Королева, 19а; e-mail: burgonutdinov.albert@yandex.ru).
Кашапова Катарина Равилевна (Пермь, Россия) – студентка,
Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614013, г. Пермь, ул. Академика Королева, 19а; e-mail: katenka789@ ya.ru).
Клевеко Владимир Иванович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Строительное производство и геотехника», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614010, г. Пермь, ул. Куйбышева, 109; e-mail: vlivkl@ pochta.ru).
Моисеева Олеся Васильевна (Пермь, Россия) – студентка, Пермский национальный исследовательский политехнический университет
(614010, г. Пермь, ул. ул. Куйбышева, 109; e-mail: lesja.moiseeva@ mail.ru).
350