道路橋の床版更新における設計業務時間を10分の1に　3Dモデル自動生成システムを開発

鹿島

2025年2月27日 11時00分

　鹿島（社長：天野裕正）は、道路橋の床版取替工事におけるプレキャストPC床版の3Dモデル自動生成システム（以下、本システム）を開発しました。本システムは、道路線形（道路全体の座標、長さ、角度）や、プレキャストPC床版に必要な部材である鉄筋などの数値情報を入力するだけで、プレキャストPC床版の3Dモデルを生成し、部材同士が干渉しない配置を自動生成できます。また、鋼桁の数値情報を入力することで、生成した3Dモデルに反映させることも可能です。さらに、生成した3Dモデルに、床版取替前の3D測量点群データを取り込むことで、現況と設計値のずれを容易に把握することができるため、従来は膨大な時間を要していた設計的なシミュレーションを、数値の再入力だけで何度でも、短時間で行うことが可能になりました。

　このたび、本システムを「阪和自動車道（特定更新等）雄の山第1橋他16橋橋梁更新工事（設計業務その1)」（以下、雄の山更新設計業務）に適用した結果、これまで熟練のCADオペレータが手作業で実施していた繰り返し検討の時間が1/10程度になりました。

　なお、本システムは、BIM/CIMモデルが同時に完成するため、施工方法の検討や発注者等との協議にも使用できます。

【開発の背景】

　高度経済成長期に整備された国内の道路橋の多くは、供用開始から半世紀以上が経過しており、各地で床版取替工事が進められています。床版取替工事のプレキャストPC床版は、運搬および架設時の制約から橋軸方向に約2mごとに分割されており、道路線形と鋼上部工の形状の関係から1つ1つの形状が少しずつ異なります。例えば、長さ500mの道路橋の場合は約250枚の床版が必要で、これらを1枚ずつ全て手作業で作図するには膨大な時間が必要なため、大量の図面を正確かつ短時間で作成する設計の生産性向上が課題となっています。また、供用中の床版の現況と図面にずれが生じていることも少なくないため、図面の修正を容易に何度でも行うことができるシステムが求められています。

【本システムの概要と成果】

　本システムは、床版の3Dモデル生成だけでなく、鋼桁の3Dモデルの生成および測量データの取り込みによる現況と設計の差分解析・修正も可能です。

　本システムを雄の山更新設計業務に適用した結果、これまでCADオペレータが手作業で実施していた繰り返し検討の時間が大幅に削減され、設計業務に要する時間が1/10程度になりました。

1．床版の3Dモデル生成

　本システムは、パラメトリックモデリング※1が可能な3D-CADソフト※2を活用し、設計条件や数値情報といったパラメータを入力し、システム化された設計仕様やノウハウ通りに、床版の3Dモデル化を行います。

※1　あらかじめ定義されたテンプレートに対応する寸法値等のパラメータを入力するだけで、簡易に生成および修正が可能な 3Dモデルのこと

※2　ダッソー・システムズ　3DEXPERIENCE CATIA on the cloud

①プレキャストPC床版のモデル化

　道路線形情報を数値入力するだけで、3次元情報を有した橋梁の橋面を再現できます。さらに、床版を自動割り付けし、床版厚などの形状データを数値入力するだけで3Dモデルを生成できます。