U.S. Department of Transportation
Federal Highway Administration
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Washington, DC 20590
202-366-4000
Federal Highway Administration Research and Technology
Coordinating, Developing, and Delivering Highway Transportation Innovations
REPORT |
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Publication Number: FHWA-HRT-16-007 Date: January 2016 |
Publication Number: FHWA-HRT-16-007 Date: January 2016 |
FLD-OP-SC-001, Data Collection Grid and Coordinate System for Bridge Decks
FLD-OP-SC-002, Structure Segmentation and Element Identification System
FLD-OP-SC-003, Determination of Local Origins for Elements
Data Collection Grid and Coordinate System for Bridge Decks |
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1. |
Data Collected |
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1.1 | Physical layout of a grid for data collection on a bridge deck. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1.2 | Location and description of the origin for a rectangular coordinate system. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2. |
Onsite Equipment and Personnel Requirements |
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2.1 | Equipment: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.1.1 | PRE-PL-LO-004, Personal Health and Safety Plan. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.1.2 | Temporary (water-soluble) paint. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.1.3 | Measuring wheel. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.1.3 | Tape measure. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.1.4 | 6-ft folding rule. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.1.5 | Hand compass or other device for measuring angles. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.1.6 | Jig or similar tool for marking the grid nodes. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.1.7 | Temporary marker. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.1.8 | Digital camera. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.1.9 | Pencil, sketch pad, and clipboard. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.2 | Personnel: PRE-PL-LO-005, Personnel Qualifications. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3. |
Methodology |
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3.1 | Measure and record the bridge skew angle. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.2 | Establish the origin of the rectangular coordinate system at the end of the bridge with the lowest mileage point on the linear referencing system of the route that is carried on the bridge. For bridges on highways that to do not have a linear referencing system, the origin will be located at the most southerly point on the northbound side of a north-south local road or the most westerly point on the eastbound side of an east-west local road. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.2.1 | Mark the origin for the coordinate system for bridge decks with water-soluble paint. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.2.2 | The x-axis runs parallel to the centerline of the bridge. The positive direction is determined by the route’s linear referencing system. The y-axis runs across the width of the deck. The convention used is shown in figures 1 through 5, which shows the general location of the origin for different combinations of bridge and traffic patterns. In the case of skewed bridges, the rectangular coordinate system is retained, and the skew angle measured and noted with respect to the y-axis. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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3.3 | In accordance with the right-hand rule, the positive z-axis protrudes from the bridge deck towards the sky. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.4 | The rectangular coordinate system for the bridge deck is established with an origin (x = 0, y = 0, z= 0) matching the intersection of either of the following (figure 6): | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.4.1 | The innermost face of a solid bridge parapet or raised curb and the transverse edge of the top of the deck. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.4.2 | The outer edge of the bridge deck (beyond an open metal railing) and the transverse edge of the top of the deck. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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3.5 | The coordinates of the grid nodes and other points on a deck surface are numeric, corresponding to the distance (measured in feet) from the origin. That is, a point described as (2.25, 6.5, 0.0) is a location on the top surface of the deck 2.25 ft longitudinally and 6.5 ft transversely from the origin. NOTE—For the sake of simplicity, all points on the top surface of the deck are considered as having a z coordinate of 0.0. |
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3.6 | Create a 2- by 2-ft data collection grid. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.6.1 | For all bridges, skewed or not skewed, set the first grid point using a 2-ft offset along the y-axis from the coordinate system origin. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.6.2 | Mark the 2- by 2-ft grid on the rest of the top surface of the bridge deck using temporary, water- soluble paint (figure 7). | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.6.3 | A jig, or similar apparatus, can be used to standardize the process and quickly mark the grid (figure 7). | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.6.3.1 | Use the rolling wheel to mark nodes spaced 10 ft apart across the deck in both the longitudinal and transverse directions. These markings help properly line up the jig and prevent the propagation and accumulation of error as the jig is moved across the bridge. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.6.3.2 | Align the jig with the coordinate system origin, and mark the 2- by 2-ft nodes with temporary paint. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.6.3.3 | Move the jig forward, realign it with the end of the marked grid, and mark the nodes. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.6.3.4 | Repeat the process to extend the grid across the bridge and to the end of the approach slab. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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3.6.4 | A grid similar to the one in figure 8 is replicated on the bridge at the start of each data collection cycle. The origin of the grid should always match the origin established at the time of the first data collection cycle. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.7 | Take photos of the coordinate system origin and the grid laid out on the deck using FLD‑DC‑PH‑002, Photographing for Documentation Purposes, and create a photo log. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.8 | Storing data, documents, and images: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.8.1 | FLD-DS-LS-001, Data, Document, and Image Storage—Local, for local storage. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.8.2 | FLD-DS-RS-001, Data, Document, and Image Storage—Remote, for remote storage. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.9 | Reporting: Transfer all metadata, data, documents, and images to FHWA, and/or upload all metadata, data, documents, and images into the Long-Term Bridge Performance (LTBP) Bridge Portal. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4. |
Data Collection Table |
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4.1 | Table: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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4.2 | Table Key: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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5. |
Criteria for Data Validation |
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5.1 | Compare measured skew angle to the value obtained using PRE-ED-BD-001, Plans and Specifications for Bridge Design and Construction. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5.2 | Verify origin is properly located; spot check painted nodes with tape measure to verify 2- by 2‑ft spacing. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5.3 | Tolerances for grid location: actual x and y coordinates of each painted node must be within 1inch (0.083 feet) of the theoretical coordinate system values. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6. |
Commentary/Background |
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6.1 | This protocol describes how a rectangular coordinate system is established at each bridge and a 2‑ by 2-ft data collection grid is laid out on the top of the deck before data collection begins. The coordinate system provides a fixed reference for locating the position of defects observed on the top surface of the deck or overlay (if any) and the approach slabs; it also provides a fixed reference for locating sampling or testing points where NDE tests will be conducted, cores will be obtained, etc. A common coordinate system allows data from all testing methods to be easily tied to a location on the bridge and facilitates data fusion and analysis, allowing data from different tests to be layered and directly compared. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6.2 | The linear referencing system is a system that allows location of any point or feature on a highway with respect to a known point. On a highway, the linear referencing system is often shown using mile post numbers, which generally increase from south to north or west to east. The zero mileage point of the route’s linear referencing system is at the southernmost or the westernmost point of the route within the State lines. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6.3 | The locations of defects as well as sampling and testing points on other elements of the bridge, including the underside of the deck, girders, etc., are identified and documented using the element identification system described in FLD-OP-SC-002, Structure Segmentation and Element Identification System, and the local element origins established using FLD-OP-SC-003, Determination of Local Origins for Elements. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7. |
References |
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7.1 | LTBP Protocols: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7.1.1 | PRE-PL-LO-004, Personal Health and Safety Plan. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7.1.2 | PRE-PL-LO-005, Personnel Qualifications. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7.1.3 | PRE-ED-BD-001, Plans and Specifications for Bridge Design and Construction. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7.1.4 | FLD-OP-SC-002, Structure Segmentation and Element Identification System. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7.1.5 | FLD-OP-SC-003, Determination of Local Origins for Elements. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7.1.6 | FLD-DC-PH-002, Photographing for Documentation Purposes. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7.1.7 | FLD-DS-LS-001, Data, Document, and Image Storage—Local. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7.1.8 | FLD-DS-RS-001, Data, Document, and Image Storage—Remote. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7.2 | External: None. |