臺灣博碩士論文加值系統

道路工程(包括高速公路)部分採用瀝青混凝土(以下簡稱AC)鋪面設計。完成之道路面必須符合4項規定：（1）平整度、（2）橫向坡度、（3）最小厚度、（4）縱向坡度之規定。然而道路AC下方可能是預力高架橋面板、鋼構橋面板…等等構造物。由於混凝土灌漿高程控制擾動、預力變形與預拱之行為、混凝土流動等等因素，造成混凝土結構面頂版完成面vs.設計高程面之間存在非常顯著高程差異，AC鋪築厚度設計即變得非常具挑戰性。
本研究乃進行AC路面鋪築計畫最佳化的研究(Optimal Planner for Asphalt Concrete Pavement)，以下簡稱：OPACP。OPACP之核心：根據收方之數據，進行數學建模，規劃求解，在符合設計規範：滿足「平整度」、「橫向坡度」、「最小厚度」、「縱向坡度」之限制條件下，自動產出AC鋪築計畫，並且最節省AC材料。
本研究蒐集道路施工規範之要求及查驗標準、改良傳統線形調整規劃高程的步驟，結合線性規劃法學理，建立3D數學模式，規劃分析出目標函數、決策變數及規範條件之限制式，並且完成「西濱快速公路WH77-C標新建工程」實地測試。經驗證，OPACP遠勝於現行「AutoCAD + Excel」法。
綜合而言，本論文研發完成AC路面鋪築計畫最佳化系統，根據底層測量收方data，進行數學建模，規劃求解，於滿足平整度、橫向坡度、最小厚度、縱向坡度之限制條件下，自動化產出AC鋪築計畫，並且最節省AC材料。OPACP之貢獻：1）大量節省規劃時間、2）同步滿足多項道路施工規範、3）提高道路平整度、4）顯著節省AC材料用量。

Road works (including highways) part of the AC pavement design. Completion of the road must meet the four requirements: (1) flatness, (2) horizontal gradient, (3) minimum thickness, (4) longitudinal slope requirements. However, the AC road below may be pre-viaduct deck, steel bridge deck ... and so on structures. Due to the factors such as concrete grouting elevation control disturbance, pre-deformation and pre-arch behavior, concrete flow and so on, there is a very significant difference between the completion surface of the concrete structure top surface and the design elevation surface. Very challenging.
This study is an optimized Planner for Asphalt Concrete Pavement, hereinafter referred to as OPACP. OPACP core: According to the data of the recipient, the mathematical modeling, planning and solving, in line with the design specifications: to meet the "flatness", "horizontal slope", "minimum thickness", "vertical slope" under the constraints of automatic production AC pavement plan, and save the most AC material.
This paper collects the requirements of the road construction specification and the inspection standard, improves the steps of planning the elevation of the traditional linear adjustment plan, establishes the 3D mathematical model according to the linear programming law, and analyzes the restriction of the objective function, the decision variable and the specification condition, West Coast Expressway WH77-C standard new construction "field test. Verified, OPACP far better than the current "AutoCAD + Excel" method.
In this paper, the AC pavement paving optimization system is completed and researched in this thesis. According to the bottom measurement data, the mathematical modeling and planning solution are used to solve the problem of flatness, lateral gradient, minimum thickness and longitudinal slope , The automation output AC paving plan, and the most AC material savings. OPACP contribution: 1) substantial savings in planning time, 2) synchronization to meet a number of road construction specifications, 3) to improve road leveling, 4) significant savings in AC material consumption.

目錄
第1章 緒論1
1.1 研究背景及動機1
1.2 控制點位(Control Point)高程設計3
1.3 研究目的4
1.4 AC路面鋪築研究流程5
1.5 路面刨鋪研究方法及流程6
第二章 文獻回顧8
2.1工程傳統作業方法8
2.2洩水坡度作業方式11
第三章 最佳化模式構建12
3.1 AC鋪設建立3D數學模型12
3.2 刨除程序建立3D數學模型18
第四章 案例成果分析24
4.1工程案例實證24
4.2 AC用量規劃26
4.3 AC鋪設限制27
4.4成果驗證29
4.5比較方式說明33
4.6刨除Model成果說明34
4.7刨除程序成果敏感度分析36

第五章 結論與建議38
5.1結論與建議38
參考文獻 39
英文部分 39
中文部分 40
附錄1：OPACP程式成果表42
附錄2：刨除程式成果表56


圖目錄

圖1.三米尺規～量測AC平整度2
圖2架設「標高器」～俗稱：鋼琴線2
圖3 AC鋪築機伸出Sensor感應「鋼琴線」之高程3
圖4高程調整控制圖4
圖5 AC鋪設最佳化研究流程圖5
圖6 AC鋪設電腦程式開發與線性規劃決定要件6
圖7 AC刨鋪最佳化研究流程7
圖8用於輔助AC厚度調整之Excel表單(某一小部份畫面)9
圖9 AutoCAD外掛程式～輔助 AC完成面調整(局部畫面)10
圖10 AutoCAD外掛程式～輸出AC厚度Excel，(X：標記為不符合規定點)10
圖11直線洩水坡度11
圖12 OPACP 數學Model 示意圖13
圖13線性規劃程式構想應用流程14
圖14 AC厚度限制式15
圖15坡度限制式15
圖16直線洩水坡度16
圖17區段降坡洩水坡度16
圖18縱向坡度爬昇限制式17
圖19體積公式17
圖20AC刨除電腦程式開發與線性規劃決定要件21
圖21原收方路面22
圖22原收方路面刨除區域及判別式說明22
圖23原收方路面刨除區域及判別說明23
圖24工程位置24
圖25橋梁彩繪及3D圖說25
圖26 Autocad+excel手調整線型29
圖27圖27. Autocad+excel手調整線型(截取圖26編號❶ ❷一小區塊)30
圖28 Autocad+excel手調整線型(截取圖26編號❸一小區塊)30
圖29程式調整線型31
圖30程式調整線型(截取圖29編號❶ ❷一小區塊)32
圖31程式調整線型(截取圖29編號❸一小區塊)32
圖32刨除與單價曲線分析圖36
圖33刨除單價-AC使用量曲線分析圖37
圖34刨除金額與總成本曲線分析圖37


表目錄
表1.線性規劃應用說明表12
表2.線性規劃及非線性規劃應用說明表(原地面刨除)18
表3.AC鋪設總表25
表4.條件限制說明27
表5.縱向坡度限制說明28
表6.AutoCAD + Excel手動調整法v.s.本研究之OPACP 成果對照33
表7.刨除程式成果表(截取40元刨除單價)35
表8.刨除程式成果表(截取5-100元刨除單價部份成果)35

英文部份
1.Hamdy A.Taha: "Operations Research, An introduction". Publisher: Prentice Hall; 8 edition (April 4, 2006)
2.Alexander Schrijver: "Theory of Linear and Integer Programming". John Wiley and Sons. 1998.
3.Japan Road Association, Manual for Asphalt Pavement, Tokyo (1989).
4.ASTM, Manual on Presentation of Data and Control Chart Analysis, ASTM Manual Series MNL7 (1995).


中文部份
1.交通部，「公路工程施工規範」，2004年。
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3.交通部公路總局，「施工說明書技術規定」，2005年。
4.行政院公共工程委員會，「公共工程施工綱要規範」，2001年。
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6.吳玉惠，「預算分配方案優選最佳化之研究-以易淹水地區水患治理計畫為例」，國立中興大學，2009年。
7.孫崇文，「道路AC鋪築效益最佳化之研究」，國立中央大學，2011年。
8.林志棟，「挖掘道路施工作業標準化之探討」，1996 年AC路面及材料特性研討會專輯，國立中央大學，1996 年。
9.李兆元，「計畫人力配置最佳化模式分析研究」，私立元智大學，2002 年。
10.黃濬彥，「重複性專案排程於多資源限制下之最佳化模式」，中興大學，2008年。
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12.陳浩賢，「刨除機施工機制及其對柔性鋪面平整度影響之研究」，國立宜蘭大學，2006年。
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19.交通部台灣區國道新建工程局，「橋梁工程實務訓練教材」，2005年。
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22.徐博龍，「單純形法求解與Excel規劃求解」，廣東工程職業技術學院，2009年。
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