ЛЕКЦИЯ 2 Современные компьютерные технологии, используемые при изысканиях и проектировании линейных сооружений.
Изыскание и проектирование линейных сооружений представляет собой комплексную задачу, включающую:
- обработку исходных данных инженерно-экономических, геодезических, геологических и экологических изысканий, используемых при проектировании трассы, искусственных сооружений (малых и средних мостов, водопропускных труб, защитных сооружений и т. д.), узлов и станций, инженерных сетей и других видов сооружений, обеспечивающих эксплуатацию линейных сооружений;
- расчеты экономические, вариантные, конструктивные;
- проектирование линейных сооружений.
КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Обработка исходных Расчеты Проектирование
данных
Графические программы Расчетные программы и
и программные комплексы: программные комплексы:
AutoCAD
АРХИ CAD КОСМОС
Компас ЛИРА (SCAD)
CREDO CREDO
Surfer -803
Robur
ГИС КАМАТ
Использование современных компьютерных технологий позволяет снизить затраты на проектирование, строительство и эксплуатацию, за счет разработки наиболее рациональных вариантов с учетом всех природных и инженерных факторов, а также повысить качество проектной документации.
Графические программы
Программа AutoCAD. Первая версия программы была выпущена в 50-х годах прошлого века и предназначалась для машиностроительного проектирования. Данная программа относится к первому поколению. Графическое построение в основном осуществляется механическим путем. В настоящее время имеет самое широкое распространение. Используется для создания любых чертежей: машиностроительных, строительных, дизайнерских, электрических схем и т д. Программа совместима со всеми видами других программ (может экспортировать, импортировать полученные чертежи. модели). Позволяет строить двух и трех мерные модели (3D).
АРХИ CAD - программа второго поколения предназначена для проектирования зданий и сооружений, может быть использована для ландшафтного проектирования (включает графику и расчет). Позволяет строить трехмерные модели.
Программа «Компас». Относится также к первому поколению программ. Незначительно отличается от AutoCADа.
Программный комплекс «CREDO» разработан научно-производственным объединением «Кредо-диалог» (Белорусь, г. Минск). Данный комплекс относится к программным продуктам второго поколения. Данный комплекс предназначен для обработки инженерных изысканий и проектирования автомобильных и железных дорог. В настоящее время программный комплекс «CREDO» включает в себя программы:
CREDO ГЕНПЛАН – предназначен для проектирования генеральных планов объектов любого назначения;
CREDO КОНВЕРТЕР – предназначен для обмена данными между программами CREDO и другими программными продуктами;
CREDO ЛИНЕЙНЫЕ ИЗЫСКАНИЯ предназначена для создания цифровой модели местности инженерного назначения и выпуск топографических планов;
CREDO ДОРОГИ – предназначена для проектирования нового строительства и реконструкции автомобильных дорог всех технических категорий, транспортных развязок, городских улиц и магистралей;
CREDO-DAT – ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДЕЗИЯ – предназначена для выполнения камеральной обработки инженерно-геодезических данных;
ТРАНСКОР - ПРЕОБРАЗОВАНИЕ КООРДИНАТ - предназначен для трансформации геоцентрических, геодезических и прямоугольных координат, определения параметров трансформации.
ЗЕМПЛАН – ЗЕМЛЕУСТРОИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ – предназначен для расчета площадей земельных участков, создания и печати графических и текстовых документов при инвентаризации земель;
НИВЕЛИР – ОБРАБОТКА ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО НИВЕЛИРОВАНИЯ – предназначена для обработки полевых измерений при геометрическом нивелировании I-IY классов (как технического, так и высокоточного инженерного), выполняемого обычными и цифровыми нивелирами;
CREDO-TER – ЦИФРОВАЯ МОДЕЛЬ МЕСТНОСТИ – предназначена для обработки результатов площадных и линейных изысканий, создания и редактирования цифровой модели местности инженерного назначения, получения на ее основе топографических планов, подготовка планов для кадастровых, землеустроительных, градостроительных систем, систем автоматизированного проектирования;
CREDO- GEO – ОБЪЕМНАЯ ГЕОЛОГИЧЕКАЯ МОДЕЛЬ – моделирование геологического строения площадки или полосы изысканий, построение чертежей инженерно-геологических колонок и разрезов, экспорт геологического строения по разрезам в проектирующие системы;
CREDO- КОЛОНКА – ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕКАЯ КОЛОНКА – ввод данных по инженерно-геологическим выработкам, оформление и выпуск чертежей инженерно-геологических колонок, обмен геологическими данными с другими системами;
CREDO- GEO ЛАБОРАТОРИЯ – обработка инженерно-геологических данных, предназначена для ввода, хранения и обработки лабораторных данных инженерно-геологических изысканий, выпуска отчетной документации, импорта и экспорта данных для связи с другими системами CREDO.
Surfer -803 – предназначена для построения объемной цифровой модели местности, геологического строения территории.
Robur – предназначена для проектирования железнодорожных линий – программа третьего поколения.
ГИС КАМАТ – географическая информационная система (КАртографо-Математический Анализ Территорий). Программный комплекс имеет модульную структуру и реализован в виде автоматизированных рабочих мест (АРМов). Для каждой подсистемы разработаны свои АРМы. Вся информация о топографических объектах разбита на два класса семантическая (характеристики объектов) и метрическая (координаты объектов). Используя запросную систему АРМ- территория, можно создать различные варианты тематических карт, в том числе инженерно-геологических, которые дополняются текстовыми отчетами.
Решение инженерно-геологических задач с использованием ГИС-технологий условно можно подразделить на пять групп:
1. Создание всех видов собственно геологических и тематических карт.
2. Решение задач геологического прогнозирования.
3. Создание карт и геологической информации : а)- по административным районам; б) по геологическим структурам.
4. Создание двух и трехмерных моделей геологического строения для подсчета запасов полезных ископаемых (месторождений строительных материалов);
5. Мониторинг инженерно-геологической среды.
Первые инженерно-геологические карты компьютерного изготовления появились в конце 70-х начале 80-х годов. Геологические карты создаются на основе топографических карт соответствующего масштаба. При этом на карте при помощи специальных обозначений выделяются морфоструктуры: водоразделы, долины, террасы, и т. д., а также опасные физико-геологические процессы: оползни, сели, обвалы, карст и т. д.
В качестве точечных объектов для описания геологического строения естественные обнажения или разведочные выработки: скважины, шурфы, дудки и т.д., результаты зондирования и т.д. На основе собранной точечной информации формируются характеристики, в структуре которых присутствуют: название горной породы, ориентировка тела в пространстве, наличие границы тела, ее состав и физико-механические характеристики.
К группе простых геологических задач относится проблема моделирования поверхности. Среди основных способов пространственного моделирования можно выделить: интерполяцию на основе триангуляции Делоне, интерполяцию с помощью аналитических сплайнов (D – сплайнов), обобщенную средневзвешенную интерполяцию, кусочно-полиноминальное сглаживание, кригинг.
В качестве программного обеспечения для решения задач пространственного моделирования используются специальные разработки типа MAG, SURFER и др. ГИС также имеет специальные модули для построения карт изолиний и поверхностного тренда.
К группе сложных задач относятся подсчеты запасов месторождений строительных материалов и другие информационно-аналитические задачи, для решения которых используются методы математического моделирования для числового описания геологического строения на основе использования ряда программных продуктов: Geoblok, ГИС MapInfo и др.
Программа Geoblok - имеет расширенный набор средств моделирования представляя возможности подсчета запасов месторождений строительных материалов различными способами: среднеарифметическим или суммарным, разрезов, треугольников Болдырева, объемной палетки Соболевского, регулярных блоков, тетраэдров. Методика расчета запасов по способу разрезов (вертикальных или горизонтальных) предусматривает следующую последовательность действий :
- выделение рудных интервалов вдоль скважин и борозд опробования;
- расчет координат проб по данным инклинометрии и маркшейдерских замеров, оконтуривание рудных тел и блоков, определение средневзвешенных показателей в заданных контурах, подсчет запасов.
База данных детальной и эксплуатационной оценок формируется в Mikrosoft Excel или Access. Наиболее трудоемким является процесс ввода первичной информации с колонок документации скважин и журналов опробования горных выработок.
КОСМОС – предназначен для расчета любых элементов конструкций.
ЛИРА (SCAD) – предназначена для расчета элементов конструкций (ферм, колонн, перекрытий и т.д.);
Расчетные программы CREDO
ГРИС – Гидравлический расчет труб и малых мостов – включает в себя комплекс расчетных программ, позволяющий выполнить расчеты стоков дождевых паводков и талых вод, рассчитать пропускную способность малых искусственных сооружений, круглой трубы, прямоугольной трубы, малого моста.
ОСАДКА – ОСАДКА НАСЫПИ НА СЛАБОМ ОСНОВАНИИ – моделирование дорожной насыпи на болотных грунтах при проектировании автомобильных дорог в болотистой местности и анализе вариантов проектных решений с использованием торфяной залежи в качестве основания насыпи.
ОТКОС – устойчивость откосов земляного полотна автомобильных и железных дорог
УВС – ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ВОДНОЙ СРЕДЫ – расчет уровня загрязненности водных объектов;
РАДОН – расчет дорожной одежды - автоматизированное проектирование и расчет дорожных одежд нежесткого типа (для автодорог);
ZNAK - проектирование индивидуальных дорожных знаков (для автодорог);
МОРФОСТВОР – РАСЧЕТ МОРФОСТВОРА автоматизация обработки гидрогеологических данных по морфостворам рек.
МОСТ _ ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОСТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ – проектирование мостового и пролетного строения, крайних и промежуточных опор, сопряжения моста с насыпью подходов, регуляционных сооружений.