探讨 BIM 技术在市政道路设计中的应用.pdf

理论研究 Theoretical Research 汽车周刊 Auto Weekly 第 12 期 241 探讨 BIM 技术在市政道路设计中的应用 刘江勇（襄阳市交通规划设计院有限公司 湖北襄阳 441000）摘 要文章以 BIM 技术概述为切入点，简单阐述 BIM 技术能够将市政道路结构信息详尽、直观展示出来，把控设计过程及模型结果，以此为基础，结合某市政道路工程，选择 BIM 软件，提出 BIM 技术在市政道路设计中的应用措施，从而为相关工作者提供参考。关键词市政道路；BIM 技术；设计应用 前言：我国迈入信息化时代，数字建筑模拟与数字设计的发展，已经改变了建筑业生产、设计方式，成为人们生活与国民经济支柱性产业，相比发达国家，建筑信息化覆盖率仅 0.03%，差值较大，需合理使用信息技术，改善建筑业工作质量。因此，市政道路设计中，BIM 作为新型建筑信息模型，能够利用三维可视化设计方式，将道路虚拟效果真实展现出来，制作动画，便于设计者观看，筛选恰当道路设计方案，从而提高道路设计质量。1、BIM 技术概述 BIM 是建筑信息模型，汇集建筑工程数据模型，通过参数化变更技术，节约建筑设计师设计时间，优化设计效率，满足客户要求1。BIM 模型具备实时修改特征，图纸与设计维持动态关联，设计产生变更后，改动任意部分，建筑模型也会动态更新，基于项目资料的辅助设计，让项目参与虚拟模拟项目，保证各阶段正常运行。技术特点如下：1.1 BIM 技术能够详尽、直观展示结构信息，结构行业作为发展信息化必然产物，建筑业集合了各类构件信息，特别是信息技术发展与 BIM 软件成熟下，为保证道路建设接轨实际，引入 BIM 技术，有效解决绵延千里、地形复杂的各种市政道路工程，提高设计效果。1.2 BIM 技术能够把控设计过程与模型结果，利用数字化技术，根据设计需求，配套施工、设计、运营，保证工程进度与整体过程密切配合，实现过程化设计控制，体现建筑设计智能化、精准化。模型结果则是 BIM 技术科构建数字模型，将二维图纸内数据输入三维模型内，预留二维图纸准确性的同时，也能直观展示道路信息，各构件不仅是 1 个个体，任意环节变动，模型也会展现变动结果，确保过程与结果相匹配。2、工程概况 以某市政道路为例，处于成都市郫筒街道，建设道路为东西走向，是农田未开发地块，周围多为绿地与住宅，按照规划道路红线进行道路设计，是城市次干道，全线长度为 985.52m，规划红线宽度是 24m，两侧为人行道，宽度是 3m，道路起点和郫温路相交，交通便捷，场地平坦2。该市政道路工程中，采取 BIM 技术，进行软件比选：Autodesk 企业 Revit 软件作为熟知度较高的 BIM 软件，用于民建 BIM 建模，逐渐拓展其他模块，族库功能强大，可用于企业数据库二次开发。市政领域则开发出 Civil 3D 等软件，开发 BIM 软件可互相协调。Dassault 企业 CATIA 软件多用于机械设计中，工程建设信息输入、输出对接能力差，多用于土木工程结构创建构件上，在桥梁工程上表现也较为出色。Bentley 企业软件产品也强调软件协同性，立足于Microstation 实现二次开发，需要联合各种软件使用。通过对比可知，Civil 3D 软件，建立地质模型与道路纵横三维线性，能够获得 Revit 输出地质模型，利用 Dynamo实现路面路基参数化设计，实现构件编程化建模，做到图形平台统一、软件架构统一，适用于市政道路设计。3、BIM 技术在市政道路设计中的应用 3.1 建立地质模型 市政道路设计中，为保证能够在地质条件下顺利实施，投入运营，利用 BIM 技术，构建地质三维模型，获取地质图、地震数据、物化探数据、地形图等原始数据，将市政道路附近地质构造关系、构造形态及内部属性变化展现出来。还能使用 BIM 技术，立足于市政工程周围地质资料，转换二维图纸剖面为三维立体模型，设计中将道路周围岩层形态、地质环境等展现出来，建立三维地质模型，通过施工人员与设计者积极沟通，理解市政工程地质情况，以免后续施工发生潜在风险3。传统道路地质勘探的原始钻孔数据，才几点与分布特点方面，无法满足构建三维模型需求，该工程采取插值法，立足于钻孔数据，估算构建模型数据，在二维纵坐标与横坐标上，根据 BIM 建模要求，增加空间坐标系，预估空间坐标，公式如下：=niiXZXZ1)()(l （1）其中，)(XZ是空间坐标系三维地质模型坐标；)(iXZ是影响预估值 Z 高程采集勘测数据；l是市政道路理论研究 Theoretical Research 汽车周刊 Auto Weekly 第 12 期 242 勘查与采集的地质数据权重系数。按照公式计算，获得计算结果，可根据采集勘察数据，求解全中心数，基于 Civil 3D软件工程工具，利用克里金法，模拟大量空间数据，弥补钻孔不足。通过以上操作，获得市政道路与钻孔数据能够统一管理，构建三维模型，生成三维围合面，模型构件采取统一坐标系，利用软件参考连接功能，将地质、道路模型相结合，获得涵盖道路表征、地质表征的模型。3.2 纵横断面设计 3.2.1 纵断面设计 传统设计中，主线纵断面由于影响因素少，设计较为简单，对于市政道路匝道，需短时间内根据高程变化完成桩号设计，利用 Civil 3D 三维设计功能，纵断面设计原理类似于二维设计方式，逐一设计主线、匝道纵断面。3.2.2 横断面设计（1）装配设计 市政工程横断面形式复杂，车行道坡度、宽度固定位基本车道，能够连接至纵断面与路线的基本过渡车道，边坡方面，有含边坡、不含边坡横断面，整体横断面形式复杂。该工程项目中，装配需结合车行道变现图、横断面形式开展设计，使用简单装配模式，分别为全装配、左装配与右装配。（2）插入竖线 市政道路设计中，插入竖线以圆形作为标记，为该竖线位置提供准确保障，作为装配基准线应用。为顺利完成装配工作，选择部件工具板选项应用。此外，为优化设计效果，需注意横断面标准，结合实际情况，陆续添加装配，优化横断面设计质量。3.2.3 中心线绘制 Civil 3D软件内进行简单道路设计中，仅需确定中心线，即可创建装配，生成道路模型。该工程中，绘制中心线需考虑内外因素，结合道路规划线位你和处理，对曲线长度、半径等要素优化，提高设计效果。具体实施中，绘制是需插入中心线，将优化中心线插入 3D 图形内，做好转换工作，创建多段线，利用软件直接创建，点击生成对话框，输入线路名称，选择线路标签集、样式等，确认即可。通过上述步骤，绘制道路中心线，方便快捷，有效优化绘制效果。3.3 道路建模设计 道路建模设计中，BIM 技术应用相比传统的 CAD 技术，能够实现三维建模，却存在建模难度高，增加建模时间的问题，不利于道路施工。因此，使用 BIM 技术，能够保证纵断面、横断面匹配，结合道路需求，改动市政道路模型，满足道路施工要求。该工程中，结合项目正射影像，对简称道路区域实施数字模拟，将道路建设对区域功能、地块划分的提升，及所在地社会与自然环境的改变直观显示出来，分析项目前期调查交通量成果，设置拟建道路车辆行驶数量与类型，考虑交通信号灯建设行止时长，模拟简称道路后行驶交通情况。现有 BIM 平台难以分时段设置交通量，仅可模拟高峰阶段交通量，通过简单模拟的方式，直观展示区域交通改善、提升情况，设置拟建道路信号灯，根据限行道路车辆开展反向论证，为交通管理提供调整依据。道路建模中，通过应用 BIM 建模，能够优化建模速度，导入现有道路信息，铲除模型，减少人工设计工作量。3.4 工程量计算 传统市政道路中，计算工程量时，由于二维图纸存在局限性，不可避免产生不惊喜情况，特别是地下管线布置交错复杂、地形起伏较大情况，难以保证土方填挖量计算准确性。该工程中计算工程量，应用 BIM 技术，发挥属性定义优势，能够准确、迅速识别材料用量，提高设计效率，提高算量精准度，保障造价准确性。通过此种方法，相比传统二维工程量，人员需保证模型精准，涉及路面宽度、路面结构厚度、渠化范围、结构样式、管径及树池尺寸等，均需在软件内做好设定，保证模型数据完整。3.5 输出图纸 市政道路设计中，以往采取交付二维平面图的设计成果，科技发展下，BIM 软件优势较大，特别是二维图纸出图前，软件可实现自动出图，有效缩短人员工作时间，提高设计效率。该工程中，Civil 3D 构建三维道路与地形模型，导入 Infraworks 可视化设计，创建可视、真实的道路模型，AIW 连接多个数据源，包括 IMX 数据格式、CAD 文件格式及数据库，将地面曲线、道路、路线输出为 IMX 格式。完成 BIM 所有线路模型后，可获得市政道路输出图纸，技术优点较多，修改设计阶段，人员仅需三维模型进行修改操作，输出图纸打印前能够自动更新，减少人员工作量。4、方案实施效果 市政道路设计中，东西向路口车道数量有所增加，公交专用道划分有助于分散道路交通量，缓解交通拥堵情况。5、总结 综上所述，道路设计中使用 BIM 技术，能够提高设计合理性与可靠性，也能降低人员设计工作量，优化设计效率，提高工程价值。因此，市政道路设计中，需结合实际情况，选择恰当 BIM 软件，通过建立地质模型、纵横断面设计、道路建模设计、工程量计算、输出图纸的方式，考虑设计要求，优化调整设计方案，从而保证市政道路设计质量，优化项目效益。参考文献：1庞聪,彭欣,符蕾,李佳航.BIM 技术在市政道路设计阶段的应用分析J.西部交通科技,2020(06):143-146.2谷健,余鹏,王敏.BIM 技术在市政道路工程施工图设计阶段的应用研究J.工程技术研究,2021,6(16):28-29+32.3亢秀山,曾赛堂,乔则淳,白琚.BIM 技术在市政道路雨水管网工程施工过程中的逆向设计及应用探索J.中华建设,2020(08):138-139.