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ゆきさすすむ
5 years ago
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1 第 4 回建設 ICT 導入普及研究会総会橋梁における 3 次元モデルの流通と利活用国土交通省国土技術政策総合研究所情報基盤研究室主任研究官青山憲明 National Institute for Land and Infrastructure Management 1 本日の話題 1. 橋梁の設計施工維持管理にわたる 3 次元データ流通 2.3 次元モデルを利用した橋梁事業における維持管理情報の統合 National Institute for Land and Infrastructure Management 2

2 橋梁の設計施工維持管理にわたる 3 次元データ流通土木分野における 2 次元データの課題 1 各事業間で別々の図面を作成し不整合リスクを保有 2 情報が重複管理されており非効率 3 空間的な把握が難しいなど課題解消のため 3 次元データの活用が注目 3 次元データを活用すると各実施段階 ( 設計段階施工段階維持管理 ) におけるデータの流通が可能となり空間的な把握が容易となる橋梁 3 次元データ流通に係る運用ガイドライン ( 案 ) 策定 National Institute for Land and Infrastructure Management 3 どのような 3 次元データを流通させるのか 3 次元データ利活用の現状設計段階での 3 次元設計は行われていない現段階では 3 次元モデルの作製は必ずしも効率化につながらない設計がわかる技術者が 3 次元 CAD を扱えるわけではない鋼橋製作で 3 次元データを活用 (CAD/CAM システムによる工作機械の自動制御原寸板取の自動化 PC による仮組立シミュレーション等 ) PC 橋の施工では 3 次元データの利用は行われていない 2 次元図面での建設生産システムが確立している鉄筋のモデル化に時間がかかる維持管理では 3 次元データの利用は行われていない専門家では 3 次元のニーズが顕著化していない現状を踏まえた 3 次元データの流通利活用施工維持管理で必要な 3 次元座標を流通あまりコストをかけないで作製できる簡易な 3 次元モデルを流通将来的には CIM モデルの流通 2 次元図面を必要としない詳細な 3 次元モデル 3 次元形状だけでなく建設生産に必要な情報を属性として付与 National Institute for Land and Infrastructure Management 4

3 元による従来の業務3 次元化橋梁における 3 次元データの流通と利活用の方針次設計積算下部工施工上部工施工鋼橋の場合上部工製作では設計で作成した3 次元モデルをそのまま利用できず製作のためにデータを作成し直す 1) 設計図作成 2) 線形計算書作成 3) 設計照査 2 次元 CAD データ (SXF) 2道路中心線形データ 3) 測量 2) 施工計画書作成 4) 基礎杭工 5) 土留め工 6) 足場工 3) 架設計画作成 2) 設計図書照査 4) 原寸 3 次元データ作成 5)NC 加工組立溶接 6) 仮組立 4) 発注図作成 1) 設計図書照査 7) 躯体工 1) 測量 7) 架設工出来形データ監視基準点を設置 1) 座標図の作成 2)3 次元モデルの作成座標図 3) 3 次元データを利用した工事設計図書の照査 3 次元モデル 4) 監視基準点の明示 5) 維持管理での利用維持管理へ引渡し National Institute for Land and Infrastructure Management 5 施工維持管理で必要な 3 次元座標を流通コントロールポイントコントロールポイントは使用目的により 2 種類に分類される 1 構造物設置基準点 ( 設計から施工に引き継ぐ位置座標 ) 2 監視基準点 ( 施工から維持管理に引き継ぐ位置座標 ) 詳しくは次ページ以降で解説する National Institute for Land and Infrastructure Management 6

4 コントロールポイントの設定 1 構造物設置基準点構造物の施工ミスを防止することを目的とした施工の基準となる位置座標 ( 位置情報 ) のことをいう National Institute for Land and Infrastructure Management 7 コントロールポイントの設定 2 監視基準点地震などの災害により構造物が損傷を受けた場合に早期に被災や損傷を把握すること ( 維持管理性の向上 ) を目的とした位置座標 ( 位置情報 ) のことをいう National Institute for Land and Infrastructure Management 8

5 監視基準点位置 ( 滋賀国道 ) National Institute for Land and Infrastructure Management 9 コントロールポイントの流通座標図を利用した流通例 ( 下部工座標図 ) 2 構造物設置基準点には印 1Z 座標を記載施工時に計測して入力 3 施工時に監視基準点の座標を入力できるよう枠を作成 National Institute for Land and Infrastructure Management 10

Infrastructure Management 11 スケルトンモデルを用いたデータ作成監視基準点 X=-71306.5481 Y=32012.1842 Z=58.

6 コントロールポイントの流通スケルトンモデルを利用した流通例スケルトンモデルの概要設定したコントロールポイント ( 構造物設置基準点監視基準点 ) を視覚化した骨組みの 3 次元モデルスケルトンモデルの作成には 3 次元 CAD の使用が必要となる施工段階 ~ 維持管理段階で活用し災害などによる構造物の変形変位を視覚的に確認できるスケルトンモデル ( 骨組みモデル ) National Institute for Land and Infrastructure Management 11 スケルトンモデルを用いたデータ作成監視基準点 X= Y= Z= 観測日 2012 年月日底版側面中心線 X= Y= Z= 構造物設置基準点によるスケルトンモデル監視基準点によるスケルトンモデル National Institute for Land and Infrastructure Management 12

橋震災前後の監視基準点スケルトンモデル橋梁全体が南東に 17cm 程度移動し 5~12cm

監視基準点によるスケルトンモデル National Institute for Land

簡易な 3 次元モデルに旗上げ維持管理で構造物の変状を計測するために監視基準点を設置し 3

支承ベースプレート側部中心 2 橋脚側面 3 橋脚前面監視基準点の XYZ 座標計測日を

7 〇橋梁の 3 次元データ流通に関する試行 ( モデル化 ) 活用例 ~ 監視基準点による構造物の監視と見える化 ~ 活用例 : 圏央道平蔵川 IC 橋震災前後の監視基準点スケルトンモデル橋梁全体が南東に 17cm 程度移動し 5~12cm 程度沈下各橋台と橋脚の相対的な変位はほぼゼロ橋台と橋脚の倒れ橋梁全体のねじりの変状はなし監視基準点によるスケルトンモデル National Institute for Land and Infrastructure Management 13 コントロールポイントの流通簡易な 3 次元モデルに旗上げ維持管理で構造物の変状を計測するために監視基準点を設置し 3 次元座標を計測する監視基準点 ( 施工 ~ 維持管理へ引き渡すポイント ) 1 支承ベースプレート側部中心 2 橋脚側面 3 橋脚前面監視基準点の XYZ 座標計測日を 3 次元モデルに旗上げして明示 National Institute for Land and Infrastructure Management 14

8 簡易な 3 次元モデルを流通 3 次元モデルの概要 3 次元モデルを使用することで設計施工ミスの防止住民や関係者間協議での合意形成施工の安全性向上維持管理の効率性向上などの利点が期待される監視基準点の視覚的な変位を表現するだけではなく設計図書の照査施工時の安全確保の照査等が可能となる利用目的に応じてモデルの詳細さが異なる例えば部材干渉チェックでは詳細化する必要がある関係機関協議などでイメージを共有する場合は簡易なモデルでもよい National Institute for Land and Infrastructure Management 15 簡易な 3 次元モデルを流通 3 次元モデルの概要 3 次元モデルを使用することで設計施工ミスの防止住民や関係者間協議での合意形成施工の安全性向上維持管理の効率性向上などの利点が期待される監視基準点の視覚的な変位を表現するだけではなく設計図書の照査施工時の安全確保の照査等が可能となる利用目的に応じてモデルの詳細さが異なる例えば部材干渉チェックでは詳細化する必要がある関係機関協議などでイメージを共有する場合は簡易なモデルでもよい National Institute for Land and Infrastructure Management 16

3 次元の作成レベル試行レベル ( データ流通の難易度 ) ガイドライン ( 試行用 ) では

CAD のみを用いて座標図を作成座標図には高さ (z) を加えた 3 次元座標試行レベル

Land and Infrastructure Management 17 3 次元の作成レベル

支承周りは詳細なモデルを作成付属物の取り合いを視覚的に確認可能構造全体の把握 ( 概略モデル

9 3 次元の作成レベル試行レベル ( データ流通の難易度 ) ガイドライン ( 試行用 ) では流通の難易度に応じて試行レベルを 3 段階に設定試行レベル 1(2 次元の座標図 ) 2 次元 CAD のみを用いて座標図を作成座標図には高さ (z) を加えた 3 次元座標試行レベル 2( スケルトンモデル ) 3 次元 CAD を用いてフレームによるモデルを作成座標図 3 次元フレーム試行レベル 3(3 次元形状モデル ) 3 次元 CAD を用いて面を有するモデルを作成 3 次元形状モデル National Institute for Land and Infrastructure Management 17 3 次元の作成レベル 3 次元モデルの参考例作りこみレベル高の例取り合い検討のため支承周りは詳細なモデルを作成付属物の取り合いを視覚的に確認可能構造全体の把握 ( 概略モデル ) 監視基準点の旗上げ National Institute for Land and Infrastructure Management 18

3 次元データを利用した照査座標図を用いた照査 ( 試行レベル 1 2 3) 1 上部工下部工の高さの整合性を照査する 2 上部工

下部工付属物等の取り合いを照査する 3 施工方法施工スペース道路等の切廻し工事用道路計画の妥当性を確認し工事の施工性や安全性を照査する 4

Management 19 3 次元データを利用した工事設計図書の照査 (3 次元モデルの作成過程での照査の例 ) 一般図と詳細図の不整合

10 3 次元データを利用した照査座標図を用いた照査 ( 試行レベル 1 2 3) 1 上部工下部工の高さの整合性を照査する 2 上部工下部工の取り合いを照査する 3 次元モデルを用いた設計照査 ( 試行レベル 3) 13 次元モデル作成過程で図面間の不整合を照査する 2 上部工下部工付属物等の取り合いを照査する 3 施工方法施工スペース道路等の切廻し工事用道路計画の妥当性を確認し工事の施工性や安全性を照査する 4 交差条件となる物件と構造物との離隔などを照査する National Institute for Land and Infrastructure Management 19 3 次元データを利用した工事設計図書の照査 (3 次元モデルの作成過程での照査の例 ) 一般図と詳細図の不整合正面図と側面図の不整合点検口と下床版ハンチの干渉寸法の記載ミス National Institute for Land and Infrastructure Management 20

3 次元データを利用した工事設計図書の照査 (3 次元モデルによる照査の例 ) 上部工と下部工の支承位置の整合確認支承周りの部材の干渉チェック交差物件との干渉建築限界の確認 National Institute for Land and Infrastructure

ガイドラインの内容 1 橋梁 3 次元データ流通の実施事項を記載 ( 第 3 章 ) データ流通の難易度に応じて試行レベルを設定 2 各実施事項に対する具体的な作成方法等を記載 ( 第 4 章 ) 試行における実施項目 ( 第 3 章 ) に対して具体的な 3

11 3 次元データを利用した工事設計図書の照査 (3 次元モデルによる照査の例 ) 上部工と下部工の支承位置の整合確認支承周りの部材の干渉チェック交差物件との干渉建築限界の確認 National Institute for Land and Infrastructure Management 21 橋梁 3 次元データ流通に係る運用ガイドラインの策定橋梁 3 次元データ流通に係る運用ガイドラインとは橋梁構造物を対象とし 2 次元データでの課題を把握した上で橋梁 3 次元データでの流通の試行を行うための指標を策定したものであるガイドラインの内容 1 橋梁 3 次元データ流通の実施事項を記載 ( 第 3 章 ) データ流通の難易度に応じて試行レベルを設定 2 各実施事項に対する具体的な作成方法等を記載 ( 第 4 章 ) 試行における実施項目 ( 第 3 章 ) に対して具体的な 3 次元データの作成方法等の実施方法を記載国土技術政策総合研究所情報基盤研究室紹介の HP に掲載 National Institute for Land and Infrastructure Management 22

12 ガイドラインの目次 1. 目的 1 2. 用語の説明 2 3. 試行における実施事項の整理 7 ( 3 章 : 実際に何を試行するのか記載 ) 4. 各実施事項の内容コントロールポイントの設定座標図の作成更新運用方法スケルトンモデル 3 次元モデルの作成更新運用方法座標図及び3 次元モデルを利用した設計照査法次元データの電子納品方法 110 ( 4 章 : 具体的な方法を記載 ) National Institute for Land and Infrastructure Management 23 3 次元モデルを利用した橋梁事業における維持管理情報の統合橋梁の維持管理における情報利活用の課題 1 情報の重複 ( 不整合リスク ) 2 資料の検索が非効率 3 資料の閲覧加工は事務所に限定 4 情報の履歴の管理 5 複雑な構造物の空間的把握が困難 National Institute for Land and Infrastructure Management 24

13 課題に対する対策方針 National Institute for Land and Infrastructure Management 25 維持管理での利用 ~ 橋梁 3 次元モデルを利用した情報統合管理 ~ 部材箇所のボタンをクリックすると詳細 3 次元モデルが起動する概略 3 次元モデル内に設定したボタンをクリックすると橋梁全体の施工情報のフォルダが開く橋梁名 ID 番号部材名等の属性情報を 3 次元モデルに直接保存 3 次元モデルとフォルダ間をハイパーリンク詳細モデルをクリックすると点検記録 / 補修記録のフォルダが開く National Institute for Land and Infrastructure Management 26

工種種部位部材下部工部工その他添架物支承部維持管理で利用する 3 次元モデルの作成 ~3 次元モデルの要素分割 ~ 要素分割の考え方維持管理の段階で行う要素分割をあらかじめ設計段階のモデル作成時に行う橋梁点検では部材毎に損傷の種類や程度を記入することから 3 次元モデル作成時には橋梁定期点検要領 ( 案 ) の点検調書に示される工種部位部材種別

National Institute for Land and Infrastructure Management 27 維持管理で利用する 3 次元モデルの作成 ~ 3 次元モデルへの属性情報の付加方法 ~ 情報の性格による 2 つの付加方法維持管理に必要となる情報は種類量とも多く全てを 3 次元モデルに直接保存することは現実的ではない

を使えるため表示内容方法情報をモデルに保存し点検記ビューワーがあれば内容を閲の自由度が高い録などは変更の履歴が残るよう覧可文字情報以外にも画像や音声ハイパーリンクで保存等を扱うことも可能文字情報だけでなく画像( 写真フォルダやファイルの構成により図面等 ) を効率よく扱える変更の履歴を残すことが可能短所入力

14 工種種部位部材下部工部工その他添架物支承部維持管理で利用する 3 次元モデルの作成 ~3 次元モデルの要素分割 ~ 要素分割の考え方維持管理の段階で行う要素分割をあらかじめ設計段階のモデル作成時に行う橋梁点検では部材毎に損傷の種類や程度を記入することから 3 次元モデル作成時には橋梁定期点検要領 ( 案 ) の点検調書に示される工種部位部材種別に対応させる部位部材工橋脚柱部壁部路上上高欄梁部防護柵隅角部接合部地覆橋台胸壁中央分離帯堅壁伸縮装置翼壁遮音施設基礎照明施設主桁縁石横桁舗装その他標識施設縦桁排排水ます床版水排水管対傾溝施その他設外ケーブル点検施設支承本体袖擁壁アンカーボルト落橋防止システム集座モルタル台座コンクリートその他 National Institute for Land and Infrastructure Management 27 維持管理で利用する 3 次元モデルの作成 ~ 3 次元モデルへの属性情報の付加方法 ~ 情報の性格による 2 つの付加方法維持管理に必要となる情報は種類量とも多く全てを 3 次元モデルに直接保存することは現実的ではないハイパーリンクを併用して属性を与える付加方法の比較長所 13 次元モデル内への直接保存 2ハイパーリンク 33 次元モデル内への直接保存とハイパーリンクの併用モデル内部に情報を保持するた情報の入力表示には別のソフ情報の種類によって保存方法をめ情報が一元化トウェア ( エクセルワードなど ) 区別する完成後変更のないモデル作成ソフトウェアもしくはを使えるため表示内容方法情報をモデルに保存し点検記ビューワーがあれば内容を閲の自由度が高い録などは変更の履歴が残るよう覧可文字情報以外にも画像や音声ハイパーリンクで保存等を扱うことも可能文字情報だけでなく画像( 写真フォルダやファイルの構成により図面等 ) を効率よく扱える変更の履歴を残すことが可能短所入力表示の方法や内容はモデルを作成するソフトウェアに依存 ( 扱える情報はほぼ文字情報のみ ) 既存のソフトウェアでは変更の履歴を残すことが困難モデル作成ソフトウェア以外にソフトウェアが必要情報を外部に置くため管理が煩雑情報の保存場所が多くなるためリンクを整理することで効率的に情報引き出せるよう工夫する必要あり評価 National Institute for Land and Infrastructure Management 28

15 維持管理で利用する 3 次元モデルの作成 ~ 維持管理で用いる属性情報の整理 ~ 3 次元モデルに保存する属性情報現在の CAD ツールでは属性情報を付与するためには 1 要素毎クリックして入力する必要があり項目を増やすと作業手間が大きくなることから基本条件にとどめる項目内容理由橋梁名橋梁の名称橋梁の最も基本的な情報であるため橋梁管理番号 ID 番号全国道路橋マネジメントシステムと連携を図る際の検索のキーとなるため工種構造形式部位部材材料要素番号竣工年月管理者施工者設計者上部工下部工 ( 橋脚橋台 ) 支承部などの区分上部工であれば箱桁橋トラス橋アーチ橋などの形式下部工であれば独立柱 T 型 Y 型などの形式上部工であれば主桁横桁縦桁床版などの部材種別下部工であれば柱部壁部梁部胸壁などの部材種別鋼コンクリートなど各要素にユニークなID 番号竣工年及び月管理業者名施工業者名設計業者名橋梁の維持管理点検の方法を定めた道路橋マネジメントの手引きにおいて工種ごとに分けて点検台帳に記入することとなっているため橋梁の特徴を表す重要な要素であるため点検調書の中で要素を特定するのに重要であるため点検の際に確認する損傷の種類が材料によって異なるため 3 次元モデルの最小単位である要素と点検台帳の要素とを一対一で関連付けるため橋歴板にも記載される維持管理に必要な最低限の情報であるため National Institute for Land and Infrastructure Management 29 維持管理で利用する 3 次元モデルの作成 ~ 維持管理に用いる属性情報の整理 ~ ハイパーリンクさせる属性情報 3D モデル内に保存できない維持管理関係の情報をハイパーリンクで関連付けるフォルダ名はいつ誰が何を行ったかがわかるようにし情報共有 ASPサービス上に保存するハイパーリンクする属性項目内容理由図面写真協議記録設計図面竣工図面補修図面等現地写真竣工写真点検時写真等設計協議記録施工協議記録近隣協議記録等点検記点検調書点検台録帳補修記補修台帳録施工 ( 品品質管理関係書類質 ) 記録設計図書仮設残置物記録添架物記録設計計算書構造計算書等仮設時に設置した矢板等で施工後も残置するものの情報ガス管水道管等の占有情報構造物の設計施工のもっとも基本的な情報であるため現地の状況を把握するための資料として重要であり 3 次元モデルと合わせて見ることでその効果が発揮されるため報告書や図面に含まれない協議の経緯や内容の把握に必要であるため 5 年に一度行われる点検の結果を時系列で把握するため後の点検補修の際に従前の補修内容の把握に必要であるため維持管理における基礎的な情報として工事材料やその品質等のデータの把握に必要であるため報告書や設計計算書構造計算書を維持管理段階において確認する必要があるため従来は図面等の記録に残らなかった情報であるが点検や補修の際に必要な情報であるため施工後に添架物が設置されることがあり現場に行く前にその情報が確認できると便利であるため平蔵川 IC 橋概略 3 次元モデルからのリンク先詳細 3 次元モデルからのリンク先維持管理担当者へのヒアリングにより追加した項目 01_ 図面 02_ 写真 03_ 協議記録 04_ 点検記録詳細設計 ( 設計 ) 竣工図 ( 国道事務所 ) 現地写真 ( 設計 ) 竣工写真 ( 国道事務所 ) 点検写真 ( 組 ) 補修写真 ( 組 ) 監視基準点測量結果 ( 組 ) 監視基準点測量結果 ( 組 ) 点検台帳 ( 組 ) 05_ 補修記録補修記録 ( 組 ) 06_ 施工 ( 品質 ) 記録 07_ 設計図書 08_ 仮設残置物記録 09_ 添架物記録属性情報のツリー構造 ( 案 ) 施工管理関係書類 ( ブリッジ ) 出来形管理関係書類 ( ブリッジ ) 品質管理関係書類 ( ブリッジ ) 日付種別作成者維持管理者が追加更新するフォルダ National Institute for Land and Infrastructure Management 30

維持管理における CIM モデルのプロトタイプ National Institute for Land and Infrastructure Management 31 ヒアリング調査 6 事務所の維持管理業務担当者にヒアリング

Cランク以上の箇所を抽出しそれを3 次元モデル上に表示できると便利である情報が一元的に統合されているだけでも役立そうである利用イメージについての課題全国道路橋データベースなどの既存のデータベースシステム群と

時間的に負担が大きい関連付けるだけなら2 次元図面や写真でも良いのでは理由統合する情報の過不足維持管理業務において現地の状況を確認するために地形の詳細な 3 次元データや多くの写真データが保存されていると便利である

16 維持管理における CIM モデルのプロトタイプ National Institute for Land and Infrastructure Management 31 ヒアリング調査 6 事務所の維持管理業務担当者にヒアリング観点維持管理業務で役立つか概ね役立ちそうである損傷の具体箇所( 要素番号 ) が3 次元モデルと関連付けされていると維持管理業務では非常に便利であるたとえば橋梁点検は5 年サイクルで行うが前回点検時に損傷度 Cランク以上の箇所を抽出しそれを3 次元モデル上に表示できると便利である情報が一元的に統合されているだけでも役立そうである利用イメージについての課題全国道路橋データベースなどの既存のデータベースシステム群と例えば共通のIDで関連付けることも考えられるその際情報が重複したり不整合が生じたりしないよう注意してほしい既設橋梁は数も多く図面等の詳細なデータが残っていない場合もある 3 次元モデルを新たに作成するのは費用的時間的に負担が大きい関連付けるだけなら2 次元図面や写真でも良いのでは理由統合する情報の過不足維持管理業務において現地の状況を確認するために地形の詳細な 3 次元データや多くの写真データが保存されていると便利である施工時の仮設残置物やガス管水道管などの添架物占有物件等の情報が非常に重要であり事前に閲覧できるようあらかじめ入力しておく必要がある National Institute for Land and Infrastructure Management

17 まとめ国総研で実施している研究のまとめ現状の業務では3 次元化する必然性が乏しい状況で 2 次元から3 次元に円滑に移行できる方策を検討 3 次元座標簡易な3 次元モデルを設計段階で作成し施工維持管理での利用方法を提案現場試行で効果を確認ガイドラインを作成して導入普及を図る橋梁の維持管理での利用はニーズが顕在化しないことから 3 次元モデルを利用した統合情報管理システムを提案 3 次元可視化の効果が構造物管理に発揮されることを期待今後の課題 3 次元モデルの作り込みレベル CIMモデルを使った維持管理の業務モデル既設橋梁を対象とした簡易な3 次元モデルの作成手法関連付けた情報の3 次元可視化等の高度利用 ( 維持管理 DBとの連携 ) National Institute for Land and Infrastructure Management

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<4D F736F F D2093B998488E7B90DD8AEE967B B835E8DEC90AC977697CC2E646F63> 道路施設基本データ作成要領 ( 案 ) 平成 24 年 11 月国土交通省東北地方整備局目次 1. 概要 1-1 本要領 ( 案 ) の位置付け 1 1-2 目的 1 1-3 道路施設基本データ作成の流れ 2 1-4 対象工事 3 1-5 工事施工業者が作成する道路施設基本データ 4 2. 事務所各担当職員における作成上の注意事項 2-1 工事担当課長 7 2-2 主任工事監督員 7 2-3 管理担当課