BIM技術(shù)在道路設(shè)計中的應(yīng)用及難點分析

許永強

摘 要 在設(shè)計過程中，采用BIM的專業(yè)軟件及BIM共享平臺，將規(guī)劃階段建立的公路路基、橋梁、隧道等構(gòu)造物的三維模型進(jìn)行細(xì)化，各專業(yè)組利用各自的專業(yè)繪圖軟件，在共享平臺上做進(jìn)一步的深化設(shè)計。此時共享平臺的三維模型信息不再是簡單的宏觀展示，而是包含了結(jié)構(gòu)屬性，結(jié)構(gòu)空間布置，生成方法以及與其他構(gòu)件之間的邏輯關(guān)系等信息，同時這些信息之間是動態(tài)關(guān)聯(lián)的。

關(guān)鍵詞 BIM技術(shù);道路設(shè)計;應(yīng)用

引言

BIM（BuildingInformationModeling）是以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。它是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成各項目建設(shè)的各方面信息，貫穿于整個工程項目全生命周期的規(guī)劃設(shè)計、施工修建和運營管理等各個階段，具有可視化，協(xié)調(diào)性，模擬性，優(yōu)化性和可出圖性五大特點。BIM技術(shù)是未來工程建設(shè)領(lǐng)域的發(fā)展方向，是繼CAD二維設(shè)計向三維協(xié)同設(shè)計發(fā)展的又一重要計算機應(yīng)用技術(shù)。

1BIM技術(shù)在道路設(shè)計中應(yīng)用的必要性

1.1 是提升道路設(shè)計質(zhì)量的需要

道路項目涉及的專業(yè)眾多，通常有路線、路基路面、地質(zhì)、橋涵、隧道及交通工程等附屬專業(yè)，且分工細(xì)致，各專業(yè)之間的協(xié)同作業(yè)對整個工程的質(zhì)量起決定性作用。BIM技術(shù)在道路設(shè)計中的應(yīng)用和推廣，可以使原來二維設(shè)計中煩瑣的循環(huán)重復(fù)設(shè)計，變成三維設(shè)計直觀關(guān)聯(lián)互動化的設(shè)計，實時觀察模型的變化情況，對道路的優(yōu)化工作可以起到事半功倍的效果，極大提高了設(shè)計的合理性與準(zhǔn)確率。

1.2 是提高道路建設(shè)管理效率的需要

在道路建設(shè)過程中，道路設(shè)計階段是一個既要反映建設(shè)方意圖，同時也要給施工單位提交設(shè)計方案進(jìn)行建設(shè)的承上啟下的關(guān)鍵階段。設(shè)計的科學(xué)性、合理性決定著整個工程的優(yōu)劣。通過計算機技術(shù)對三維模型的分析可以快速準(zhǔn)確的得到相關(guān)結(jié)構(gòu)的工程信息，實時監(jiān)控工程進(jìn)度以及預(yù)見工程未來實施過程的潛在風(fēng)險，從而達(dá)到對工程質(zhì)量的有效控制。

1.3 是推進(jìn)道路養(yǎng)護(hù)管理信息化的需要

依據(jù)工程項目全生命周期模型，每一種類型的工程項目均存在從規(guī)劃、設(shè)計、施工、運行、維修、拆除、重建這樣的生命周期，道路工程也不例外。相對于單體建筑的運維管理，道路養(yǎng)護(hù)具有時效性、經(jīng)常性和周期性、危險性、廣泛性、預(yù)防性等特點。在養(yǎng)護(hù)階段實現(xiàn)重要結(jié)構(gòu)物的質(zhì)量動態(tài)監(jiān)測顯得尤為重要。BIM技術(shù)的應(yīng)用可以實現(xiàn)設(shè)計模型、分析模型、計算模型和監(jiān)測點的整合;主橋結(jié)構(gòu)、臨設(shè)結(jié)構(gòu)等監(jiān)測數(shù)據(jù)的集成;沉降數(shù)據(jù)、形變數(shù)據(jù)、撓度數(shù)據(jù)、支反力等量測數(shù)據(jù)的集成;最終實現(xiàn)對重要結(jié)構(gòu)物的綜合分析和安全預(yù)警，達(dá)到養(yǎng)護(hù)管理信息化安全監(jiān)測和風(fēng)險預(yù)測的目的[1]。

2BIM技術(shù)在道路設(shè)計中的應(yīng)用

2.1 地形圖處理

勘測單位提供的地形圖通常有兩種，一種為三維地形，即地形圖中的高程點的標(biāo)高即為實際高程;另外一種是二維地形，即地形圖中的高程點的實際高程均為0，具體高程由數(shù)字在高程點旁標(biāo)注。①打開圖層管理器，將高程點以外的圖層反向選擇，然后凍結(jié);②點擊曲面菜單下的創(chuàng)建曲面命令，打開創(chuàng)建曲面對話框，選擇相應(yīng)的圖層、名稱和曲面類型。然后點擊確定。③點擊工具空間的曲面樹形菜單，打開定義工具欄，在圖形對象上點擊右鍵，選擇添加，在彈出的對話框中選擇塊。點擊確定。④框選所有高程點，按回車鍵。⑤曲面創(chuàng)建完成，可用對象查看器查看所創(chuàng)建的曲面。

2.2 道路中心線設(shè)計

道路設(shè)計首先要確定道路中心線線位，設(shè)計人需考慮各控制因素，按照規(guī)劃確定的線位進(jìn)行擬合，并按照規(guī)范要求適當(dāng)調(diào)整圓曲線半徑、長度、緩和曲線長等曲線要素。①將初步確定好的道路中心線插入地形圖中。②將道路中心線轉(zhuǎn)換為多段線。③單擊路線菜單下的從多段線創(chuàng)建路線，選中道路中心線。在彈出對話框中輸入路線名稱，選擇路線樣式和路線標(biāo)簽集，然后單擊確定。

2.3 道路縱斷面設(shè)計

目前國內(nèi)常用的道路設(shè)計軟件的縱斷面設(shè)計功能，基本流程為先編制原地面線文件，然后生成原地面線，再在生成的原地面線上繪制拉坡線，并調(diào)整拉坡線直至滿足設(shè)計要求為止。然后將拉坡線儲存為豎曲線設(shè)計文件，再調(diào)用原地面線文件、豎曲線文件生成最終的道路縱斷面設(shè)計圖。Civil3D采用三維地形為設(shè)計的基本資料，地面線可以直接通過“從曲面創(chuàng)建縱斷面”命令生成。且道路中心線修改之后，地面線會自動更新，節(jié)省了設(shè)計時間和精力。使用“按布局創(chuàng)建縱斷面”可進(jìn)行拉坡線設(shè)計。設(shè)計縱斷面繪制完成后，查看自動生成的豎曲線要素和坡度、坡長等指標(biāo)，如發(fā)現(xiàn)不滿足規(guī)范，則點擊編輯縱斷面形狀命令，在彈出的子工具條中，點擊縱斷面布局參數(shù)命令，打開布局對話框。然后點取邊坡點，在布局對話框中修改邊坡點里程樁號、邊坡點標(biāo)高、豎曲線半徑、坡度、坡長等參數(shù)。

2.4 道路橫斷面設(shè)計

在Civil3D即為創(chuàng)建道路裝配的過程，為了能夠精確反應(yīng)道路模型，需綜合考慮，選用合適的部件來組合裝配。①點擊道路下拉菜單，單擊創(chuàng)建裝配命令，在彈出對話框中輸入裝配名稱，然后單擊確定。②在屏幕任意位置單擊鼠標(biāo)，將插入一個中部帶有圓形標(biāo)記的豎線，這條豎線即是裝配的基準(zhǔn)線，也即道路中心線。③調(diào)出道路菜單下的“部件工具板選項板”，利用程序自帶的部件完成裝配。④先裝配出標(biāo)準(zhǔn)橫斷面，再根據(jù)以后的設(shè)計需要添加其余裝配，由于Civil3D具有動態(tài)關(guān)聯(lián)特性，對道路制定了不同的裝配或者修改了裝配部件的參數(shù)后，道路模型可以快速、即時更新。

2.5 道路建模

點擊道路下拉菜單，單擊創(chuàng)建道路命令，按照提示選擇路線、縱斷面和標(biāo)準(zhǔn)橫斷面裝配。在彈出對話框中，根據(jù)道路寬度的變化創(chuàng)建相應(yīng)的區(qū)域，并為道路組件指定相應(yīng)的邏輯目標(biāo)。

3結(jié)束語

綜上所述，BIM技術(shù)在道路設(shè)計中發(fā)揮著重要的作用，不但可以直觀、準(zhǔn)確、快捷、高效的設(shè)計出道路初稿方案，還可以呈現(xiàn)三維立體成像，從而對設(shè)計方案不足之處進(jìn)行及時調(diào)整及整改。雖然道路設(shè)計過程中應(yīng)用BIM技術(shù)還存在一些問題，但是只要及時轉(zhuǎn)變觀念、統(tǒng)一BIM技術(shù)的使用標(biāo)準(zhǔn)并合理宣傳BIM技術(shù)，從而使得BIM技術(shù)在道路設(shè)計中發(fā)揮更大的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 魯洋.BIM技術(shù)在公路設(shè)計中的應(yīng)用展望[J].山東交通科技，2015，（05）：122.