市政快速路BIM正向設計應用研究

張碩

市政快速道路與民生問題密切相關的，直接關乎到人們的交通出行安全性，因此，做好市政快速路的設計具有重要意義?，F(xiàn)階段，在市政快速路的設計中，BIM正向設計技術是常用的設計手段之一，也是確保設計方案效果的重要基礎條件。

1 工程概況

某市政快速路工程位于繁華路段，人口密度與路網密度較大，并且地下管線范圍較廣，且十分繁瑣復雜。所以，為了提高城市出行效率，需要對該市政道路進行改造。該改造路段長度為10.3千米，涵蓋了路面、橋梁、綜合管廊、景觀等等內容，該工程的快速路改造設計方案為主路施工與輔路施工相結合的方式，主路通行速度為70km/h，輔路的通行速度為50km/h。在該快速道路中，大部分都是地面形式的快速路，小范圍使用高架形式，主路的車道為雙向六車道，輔路的車道為雙向六車道。

2 關于市政快速路BIM正向設計的應用分析

2.1 主路S-1處使用BIM正向設計

運用BIM正向設計技術，可以很好地利用3D可視化技術還原施工現(xiàn)場場景，然后進行模擬展示，便于開展下一個路線的設計工作。在本工程項目中，主要使用的技術是無人機傾斜測量攝影技術，并在沿線布設58個高清度像控點，然后進行信息的采集，再使用三維實景建模軟件建立實景道路的模型，最終達到1：1000的地形圖精度，真實反映道路的現(xiàn)狀、外觀、位置等等。

該工程使用空中三角測量，然后生成真實、形象的三維實景模型，并且可以直接將模型中各類數(shù)據(jù)、參數(shù)進行提取，例如外觀、地形、坐標、高程點、等高線等等，便于開展設計中的修改與完善工作。

其次，在OpenRoads Designer軟件的使用中，先導入我國市政道路相關的設計準則及規(guī)范，然后結合道路地形的特征進行整體道路的建模。其設計的流程和原理是：首先利用測得的地形數(shù)據(jù)進行錄入形成準確的實景模型，其次根據(jù)現(xiàn)有路線及改建規(guī)劃建立道路線形，根據(jù)對道路的車流量進行預估計算，算出車道數(shù)量;接著利用軟件橫斷面編輯器生出橫斷面模板，然后利用BIM技術，進行3D道路模型構建，完整精確的建立整體線路。

2.2 主路S-1路段標準縱斷面設計

對于縱斷面設計，OpenRoadsDesigner軟件仍然是首選軟件，其設計的依據(jù)主要是勘測測得的地基斷面數(shù)據(jù)，然后將收集到的斷面數(shù)據(jù)建立分層路基模型，最后根據(jù)道路施工現(xiàn)場的現(xiàn)狀，將路基層數(shù)進行合理的分割，一方面滿足設計效果的需求，另一方面滿足施工的需求。

其次，按主路S-1段路段路線里程，應用橫斷面模板形成三維模型，同時進行模板編輯、同步，路廊對象管理，點控制、參數(shù)約束等多種形式，實現(xiàn)道路的多種變化?？梢栽?D三維模型上直接看出主路、輔路之間的關系及呈現(xiàn)形式，并且可以對橫斷面實施動態(tài)查看效果圖及數(shù)據(jù)的操作，從而便于后期收集整體工程量進行報表的制作。

此外，對于設計S-1路段中的交叉路口位置的時候，繼續(xù)使用OpenRoadsDesigner軟件，以實現(xiàn)在輔路的表面進行主路縱斷面的真實投影的作用和效果。在進行設計的過程中，需要注意設計的兩條路線路口都需要保持平交狀態(tài)。在完成了對于路口的設計之后，需要將該設計進行保存，然后利用粘貼復制的方式對其他交叉路口進行同步的設計與繪制，從而實現(xiàn)統(tǒng)一標準化設計，大幅度提升設計質量與效率。如果，設計的快速路路口十分復雜，對于部分結構的連接處、高程數(shù)據(jù)設計、寬度數(shù)據(jù)設計需格外注意。

2.3 橋梁立交模型設計

對于橋梁立交模型設計，主要使用的是OpenBridge Modeler參數(shù)化技術，進行橋梁相關的參數(shù)化數(shù)據(jù)庫搭建。然后，對道路中的橋梁結構進行設計和模型的搭建。

由于我國的快速路橋梁一般都是互通式的結構形式，上部結構為鋼箱梁、鋼混組合梁等形式。下部結構為花瓶墩等形式。并且，通常情況下，高架兩邊會有較大的建筑物，交通量與人流量也非常大。所以，一旦開始進行快速路施工，那么也會對該區(qū)域道路的正常通行造成一定的影響。所以，為了盡可能減少對交通出行造成的不利影響，需要對高橋進行標準跨徑、梁場預制設計。但是，如果是對大跨徑梁段進行施工，那么不能使用預制拼裝結構，因此采用可視化三維設計后可以有效預估實際施工中遇到的問題，以便在設計階段及時規(guī)避顯得十分重要。

利用OpenBridgeModeler設計軟件，進行上部結構的橫斷面模板橋梁路廊設計工作，并且建立可視化的3D模型，并且進行詳細的橋梁數(shù)據(jù)報表統(tǒng)計工作。其次，對于橋梁上部結構中的鋼筋、混凝土、懸澆橋梁等等部位設計成透視化的3D模型，并且對參數(shù)進行相關的設計約束，以實現(xiàn)靈活調整寬度、高度的模式。此外，也可以利用連續(xù)梁、簡支梁進行布梁的設計，并且在DGN模型中將橋梁的各類信息進行添加，實現(xiàn)數(shù)字化移交的效果。最后，當對整體的橋梁上部結構有了基本的構思后，接下來就是明確各個墩臺的具體位置，例如道路的橋墩、欄桿等地方，以形成全面、完善的橋梁立交3D模型。

2.4 快速路的附屬設施的相關設計

在運用BIM正向設計的時候，主要是將道路、橋梁、橋墩、高架、兩側景觀、路牌、信號燈、車道、標識標牌等內容融入到信息庫中，然后使用3D技術進行立體設計和展示，不僅僅是平面的展示，立面、內切面、斷切面也可以直觀明了地查看。

對于本文中的案例，該項目地處交通要道，周邊的道路較多，路線十分復雜。因此，在進行設計的時候，一方面需要滿足快速路的交通出行功能，另一方面就是要體現(xiàn)我國城鎮(zhèn)化的發(fā)展趨勢，盡可能預留后期拓展與衍生的空間。并且可以利用LumenRT技術，實現(xiàn)對道路兩側的綠植景觀帶的美化效果。

2.5 對設計的校審

基于本案項目，對設計的校審主要使用的是Navigator專業(yè)設計軟件，并且對各個模塊的軟件開發(fā)包進行質量檢查，在使用Navigator軟件進行設計校審的時候，主要會進行兩類測試：第一類為靜態(tài)碰撞檢查;第二類為動態(tài)碰撞檢查。對于靜態(tài)碰撞檢查，主要是利用不一樣的軟件模塊進行軟件開發(fā)包的信息技術整合，然后再進行碰撞檢查。而對于動態(tài)碰撞檢查，主要是以動態(tài)化的動畫模式，模擬車輛在道路的行駛狀態(tài)，結合道路橋梁的凈空檢查，通過運動軌跡線進行動態(tài)移動檢查。

3 結語

綜上，在進行市政快速路設計的時候，運用BIM技術，可以很好地對現(xiàn)場進行3D模型展示，通過立體化的模型，可以直觀觀察快速路的設計是否符合實際情況，并且發(fā)現(xiàn)存在的問題，然后及時進行設計修正，保障了快速路設計方案的合理性與可行性。

參考文獻：

[1] 方立中.BIM技術在城市道路設計中的應用研究[J].計算機產品與流通，2017（08）.

[2] 洪陳，錢如南，柏魯甬.BIM在城市道路設計中的應用研究[J].城市建筑，2016（23）.

[3] 袁杰.淺談BIM技術在城市道路設計中的應用[J].中國標準化，2018（12）.

（作者單位：湖北省工程設計研究院有限公司）