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BIM技术在市政道路设计中的应用研究贾鹏

发表时间：2020/12/29 来源：《基层建设》2020年第24期作者：贾鹏

[导读] 摘要：道路建设是我国基础建设中非常重要的组成部分，其发展关系到我国各行业的发展速度和发展走向。

        身份证号码：45030419900405xxxx
        摘要：道路建设是我国基础建设中非常重要的组成部分，其发展关系到我国各行业的发展速度和发展走向。BIM技术已经成为建设工程领域的关键技术手段，行业企业也在不断探索BIM技术的具体应用，早期BIM技术还属于建筑行业的专利，随着技术进步，BIM技术已经延伸到建设工程的各行各业，在城市道路设计当中，BIM技术也得到了广泛推广和应用。
        关键词：BIM技术；市政道路设计；应用
        引言
        我国经济建设的发展，人们生活水平的提高都离不开道路工程的大力支持和高度配合，市政道路设计中，应用BIM技术可有效实现协同工作、提高生产效率，保障市政道路施工质量。
        1BIM技术概况
        BIM（BuildingInformationMolding）是以三维数字手段为基础的建筑信息模型，用以表达详尽的工程相关信息，目前国内建筑领域主要使用的BIM软件有Ar-chiCAD，Revit等。BIM技术可用于市政道路设计设计领域，但在应用过程中也出现了各种困难。BIM技术应用要结合项目实际情况，录入项目相关信息，对工程进行三维建模，模拟施工动画，以供市政道路技术人员及施工人员参考。BIM技术可结合参数变化，预测施工风险并提出预防及解决的措施，其在市政道路设计工程方面的应用，规范了施工质量及施工流程，能为完善市政道路设计及施工提供有效的参考依据。
        2BIM技术在公路桥梁设计应用中存在的难点
        1.BIM自主研发的软件尚未正式投入使用，目前，国内大多数建筑方案设计所使用的BIM软件还是国外研发的。软件研发的诸多标准与国内行业规范不匹配。BIM技术的应用是新建设技术的一次革新，对BIM的本土化工作已刻不容缓。2.对计算机的硬件配置要求较高。在建模的过程当中，软件需要收集大量的信息，这些信息包含了施工环境的地质地貌，周边村庄或城市的人文数据等，导致了建模数据量极其繁杂，这就对硬件设备提出了更高的要求。3.在BIM应用方面，国内行业还没有较为规范的软件使用规范。在BIM技术的应用方面尚处于摸索期，并且对软件的开发利用不够，对软件的熟悉程度不够，行业内缺乏起主导作用的行为规范准则。在方案设计时，BIM工程中，需要对工程本身的全过程都有所了解。方案设计人员要对工程设计中的各种BIM技术进行应用。
        3BIM技术在市政道路设计中的应用
        3.1规划线路
        在市政道路设计规划中，需要考虑交通干道的非直线系数，该系数衡量城市交通是否便捷，并不适合山城或丘陵地区的城市。但非直线系数大部分城市都适用，一般控制在1.1-1.2之间最好，即便无法控制在这个范围内，最好不超过1.4。像方格网路网，非直线系数是道路起点和终点之间的实际路线长度与道路起点和终点之间的空间直线长度的比值，即一个方格两条边的实际长度与对角线长度的比值，若方格两条边等长，非直线系数则为1.41，意思就是实际路线长度要比空间直线距离增加41%。在道路规划选线中，先分析城市用地布局交通吸引点的布置情况，分析客货运交通量情况，统计道路上的交通流量，确定道路性质、选线、走向、布局以及红线宽度、断面组合、交叉口形式、立交和桥梁位置，用地范围、标高选定，停车场布置等。
        3.2设计方案比选
        在设计方案比选阶段，创建并整合方案概念模型和周边环境模型，利用BIM三维可视化的特性展现市政道路设计方案。同时对多套道路方案进行可视化、可量化的比选，并根据比选结果，方便、快捷的实时动态调整设计方案。1.数据收集。收集的数据包括电子版地形图、图纸等，电子版地形图宜包含周边地形、建筑、道路等信息模型，图纸宜包含方案图纸、周边环境图、纸（周边重要建构筑物相关图纸、周边地块平面图和地形图）、勘探图和管线图等。

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2.利用周边环境模型进行道路选线，根据多个选线方案建立相应精度的道路模型，模型宜包含市政道路项目各方案的完整设计信息，创建周边环境模型，并与方案模型进行整合。3.校验模型的完整性、准确性。4.生成道设计方案模型，作为阶段性成果提交给建设单位，并根据建设单位的反馈修改设计方案。5.生成市政道路项目的漫游视频，并与最终方案模型交付给建设单位。
        3.3协同设计，提高设计效率
        随着城市建设发展，市政道路工程规模越来越大、设计难度越来越高、设计内容越来越细、涉及专业越来越广，仅靠个人、个别部门已无法及时、高效地完成道路工程的设计工作。BIM技术可以实现不同人员、不同专业之间的协同设计，当设计人员对其中的部分内容做了修改后，其余设计人员能及时地看到修改内容，实现信息模型的实时更新；同时，BIM技术还可以设置协同权限，避免不同专业的设计人员对其他专业的失误操作，当要修改其他专业领域的数据时，需要本专业技术人员的确定才可修改，从而实现多人、多专业的协同设计，极大地提高了设计效率。
        3.4基于BIM模型的道路设计参数优化与施工图设计
        基于道路设计专业的平纵横、超高、加宽等道路工程设计功能，创建道路BIM参数化模型与设计过程正向结合，直观展示路线组合、超高、加宽等专业性设计，根据国家规范标准要求和可视化效果优化设计参数；结合地质情况模型，可直观展示和有效复核不同地质情况下的路基处理方案、范围和深度等；基于BIM模型中确定的断面和路面结构层参数，方便主要建材工程量统计；基于专业软件正向设计的BIM模型，能实现快速、批量化出图，乃至直接交付建设和施工单位指导现场施工。
        3.5设计校核
        1.视距校核，若道路两侧地形对视距有影响，则需要对两侧地形进行改造以满足视距要求。利用三维信息模型的可视化特点则能模拟车行视角中的视距区域，校核是否有影响视距的建筑或地形等不利因素，并进行相应调整设计，或通过路标等方式进行改善。2.线形组合合理性校核，包括平面线形组合、纵断面线形组合、平纵线形组合，二维设计中的线形组合通常通过满足规范要求来保证其合理性，但在市政道路信息模型中，通过三维可视化，可直接模拟校核行车过程中是否出现“驼峰”“暗凹”“浪形”等不利的视觉现象。
        3.6施工模拟
        利用BIM技术建立起道路几何模型以及施工过程模型后，可以采取BIM技术中的施工模拟模块，对施工方案进行实时、交互和逼真的模拟，进而对已有的施工方案进行验证、优化以及完善，在施工模拟中能够预知到实际施工可能出现的问题，进而提前做好预防措施，避免以及减少返工和资源浪费现象，优化施工方案，整个过程先是通过BIM建模，然后组建虚拟施工环境，设定运动关系以及运动顺序，执行定义好的程序进行施工模拟，模拟结束后给出相应的模拟结果分析，如果满足要求则转入综合分析，判断施工方案是否最优，若是则确定为最优方案，若不是，则选用其他方案重新进行运动关系和运动顺序的设定，再次执行模拟，若结果不满足要求，则调整参数或调整方案，重复上述步骤，循环模拟，直至找到最优施工方案。
        结语
        城市道路设计，应用BIM技术还处在比较初级的阶段，在道路精细化设计方面还存在一些短板，容易形成木桶效应，因此有必要进一步思考如何将BIM技术的协同设计优势发挥出来，进而提高城市道路设计质量与效率。
        参考文献：
        [1]高清清.城市道路设计中的常见问题及改进措施[J].建筑工程技术与设计，2017（32）：969-969.
        [2]汤锋华.浅析城市道路设计技术要点[J].技术与市场，2017，24（12）：211.
        [3]王建秀，殷尧，胡力绳，等.BIM及其在地下工程中的应用综述[J].现代隧道技术，2017，54（4）：13-24.