基于BIM的道路规划设计研究

发表时间:2021/6/7   来源:《基层建设》2021年第4期   作者:杨启均
[导读] 摘要:随着信息化技术的不断发展,各行业领域中计算机技术、数字化技术等先进技术得到广泛应用,BIM所构建的3D信息模型,可为道路工程设计提供一个信息流通平台,有着促进沟通便利、降低设计错漏率和提升工程质量的优势,能贯穿工程全生命周期,已经得到了越来越多的推广应用。
        中煤科工重庆设计研究院(集团)有限公司  重庆  400000
        摘要:随着信息化技术的不断发展,各行业领域中计算机技术、数字化技术等先进技术得到广泛应用,BIM所构建的3D信息模型,可为道路工程设计提供一个信息流通平台,有着促进沟通便利、降低设计错漏率和提升工程质量的优势,能贯穿工程全生命周期,已经得到了越来越多的推广应用。
        关键词:BIM;道路规划;设计
        引言
        BIM为新型智能化技术,通过将其应用于道路工程设计中,可发挥信息共享功能,以动态形式充分展现出道路全寿命周期,据此对道路工程设计方案进行优化调整,提高市政道路设计水平。
        1 BIM技术的概念
        BIM技术全称Building Information Modeling,中文译名建筑信息模型,是指通过建立一个数字化的三维模型,以便于有项目有关的各方对项目设计、建设和运营全寿命周期的施工方案、施工进度等各类信息进行管理的一种技术。因此,BIM是一个基于三维数字化模型的共享平台,是多种软件的集成利用,是方便信息传递的媒介,核心目的是方便参与各方协同作业、提高工作效率和质量。
        2基于BIM的道路规划设计措施
        2.1总体设计优化
        在具体的规划过程中,首先需对项目建设场地进行全面勘察,然后根据勘察结果对设计方案进行分析,但是一般没有制订完善的设计流程。对此,可将BIM技术推广应用于市政道路工程施工阶段的场地规划设计中,保证规划过程的直观性,根据施工现场实际情况以及工程项目建设要求布置施工点,避免场地布置重复。另外,在利用BIM技术模拟施工场地并进行规划设计时,应将地形导入BIM软件中,然后根据标高方格网对道路工程建设场地中的排水系统、标高系统等进行规划设计,尽量减少土方开挖量和填方量。BIM技术软件中含有GIS系统,通过应用GIS系统可对市政道路工程整体布局形式进行优化设计,保证数据分析的准确性。另外,通过合理应用BIM技术软件,还可对市政道路工程建设空间进行模拟分析,对施工现场车辆运行情况进行评估,结合施工现场实际情况搭配车道组件,提高市政道路工程设计的精准性。
        2.2工程量及造价计算
        传统道路设计中是通过人工按照工程量与定额的方式计算造价,人工阅读图纸、计算工作量需要花费大量时间,还存在计算精度差、工作效率低等问题。应用BIM技术于市政道路中,整条道路沥青料、路基土方、垫石等数据自然生成,造价人员直接通过统计数据即可快速准确的完成造价的计算。针对路线出现重新设计问题,也只需更新道路模型即可实现构件信息的快速调整,大幅提高了工作效率,也使得造价计算工作更为透明与规范。
        2.3建模
        建模是BIM应用的前提,利用道路的几何设计基础的数据及地形,构建出信息化的标准地面、道路、道路桥梁隧道等构件,之后以卫星、航空影像(GPS、GIS)支持,对影响模型进行贴图处理,提高数字模型真实性,营造虚拟化空间。采用BIM信息软件,可高效制作出道路模型。例如,构建更新的交互平面道路口,也可利用软件的内部操作部件,构建虚拟的人行道、绿化带、沟渠、车道组件、红绿灯等。按照常用的设计规范设计好道路的各项交通标识、路面的标线等。也可以按照各个地区的交通规范,创建出独特的部件。要确保施工图及各项标注都处于最新状态,与实际社会中的规范保持一致,以此便于道路工程设计人员进一步优化设计。
        2.4协同设计
        BIM技术最大的特点是实现统一性,即实现多专业、多方案格式的统一,这就为协同设计奠定了基础。在市政道路设计时应用BIM技术,项目各个专业可实现在同一平台上协同工作。

例如,道路工程师完成道路路线设计后直接将地形标高、路线走向、纵横断面等信息直接传输给结构工程师,为结构工程师进行桥梁、涵洞、隧道等交通结构物设计提供了便利。道路规划设计师在完成道路、管线的规划设计后,可将道路信息直接传输给建筑、管道、桩基等各专业设计人员,从而实现各自在共享信息基础上完成多专业的综合市政设计。另外,BIM技术协同设计优势还体现在碰撞检查上,例如,道路工程师在修改道路设计后,与结构工程师有关的桥梁、涵洞信息会在模型中实时更新,帮助下一环节的工程师完成相应的及时修改。
        2.5基于InfraWorks的城市道路的路线规划设计方法
        在三维场地中,利用道路设计命令,基于路线控制点及真实的周边环境,可以直接在三维场地中进行平面几何线形设计,确定路线基本起始走向,并且通过直接拖拽,进行细部微调,确保设计符合规划要求,与地形地物相适应,从而获得初步路线方案设计。城市道路的平面几何线形由直线、圆曲线和缓和曲线等组成,并在InfraWorks中设置它们的规范长度,确保设计的可实施性;如果有不合理的地方,可以直接在软件中拖动设计中心线,不断地调整路线空间位置,观察不同的路线路由方案对周围环境的影响,以及是否达到预期目标多模态移动性模拟引擎。使用移动模拟可创建交通、停车场、行人等的动画模拟,直观地判断所设计道路的交通运行情况。并能得到关键性能指标报告(如行人所用时长、行人所经过的公里数以及经济和环境评估等),以Excel和PDF导出,为综合评价提供了参考指标。通过以上分析方法,可以找出设计中不合理之处,分析问题产生的原因,进而做出改进。与传统的二维计算机辅助手段相比,这种优化方法更直观、更有效,节约时间,提高了工作效率和质量。
        2.6道路工程的多专业设计校核
        道路工程设计包含桥梁、涵洞、隧道等多方面设计,一些特殊的道路工程其涵盖设计专业也并不相同。传统设计工作在设计阶段结束后,仍然存在大量的设计改动及变更,流程较为复杂,影响最终设计对施工的指导效果。一些设计中的专业内容,如桥梁构件埋深、涵洞标高、道路高程等,无法精确定位,现场施工中还存在诸多不确定因素。故在设计当中应落实可靠的设计校核,提前发现潜在问题,规避设计失误,确保设计为施工提供的全方面指导。以a城市某段高速道路合纵段设计为例,其全线三维设计按照标段划分,选择Bentley平台结合2007版CAD三维平台建模,为简化建模过程,基于Revit平台工具再次开发,最后以项目集成平台,对各项BIM数据融合,提高模型功能性。设计阶段利用实地地形及无人机摄影技术得到初步的BIM模型,设计人员考虑现场情况及道路建设要求,综合设计模型,以综合对比分析、路线限界校核、碰撞检测等方式提高设计校核质量。多阶段的设计同步开展专业的设计校核,有效规避设计失误、净空不足等。优化后的模型可为后续工程施工提供全面、准确的参数支持,避免施工中出现诸多设计变更。
        结语
        目前,BIM技术在我国道路交通设计中应用越来越广泛,配套技术逐渐成熟,其推广应用是一项长期发展的过程。文章通过分析BIM技术在道路工程设计各个方面的应用,为更好地开展道路工程设计提供借鉴,也促进了新一代的数字化三维技术,为国家建设发展提供更好的应用。
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