BIM技術在道路設計中的應用及難點分析

許永強

摘 要 在設計過程中，采用BIM的專業軟件及BIM共享平臺，將規劃階段建立的公路路基、橋梁、隧道等構造物的三維模型進行細化，各專業組利用各自的專業繪圖軟件，在共享平臺上做進一步的深化設計。此時共享平臺的三維模型信息不再是簡單的宏觀展示，而是包含了結構屬性，結構空間布置，生成方法以及與其他構件之間的邏輯關系等信息，同時這些信息之間是動態關聯的。

關鍵詞 BIM技術;道路設計;應用

引言

BIM（BuildingInformationModeling）是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為模型的基礎，進行建筑模型的建立，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。它是以三維數字技術為基礎，集成各項目建設的各方面信息，貫穿于整個工程項目全生命周期的規劃設計、施工修建和運營管理等各個階段，具有可視化，協調性，模擬性，優化性和可出圖性五大特點。BIM技術是未來工程建設領域的發展方向，是繼CAD二維設計向三維協同設計發展的又一重要計算機應用技術。

1BIM技術在道路設計中應用的必要性

1.1 是提升道路設計質量的需要

道路項目涉及的專業眾多，通常有路線、路基路面、地質、橋涵、隧道及交通工程等附屬專業，且分工細致，各專業之間的協同作業對整個工程的質量起決定性作用。BIM技術在道路設計中的應用和推廣，可以使原來二維設計中煩瑣的循環重復設計，變成三維設計直觀關聯互動化的設計，實時觀察模型的變化情況，對道路的優化工作可以起到事半功倍的效果，極大提高了設計的合理性與準確率。

1.2 是提高道路建設管理效率的需要

在道路建設過程中，道路設計階段是一個既要反映建設方意圖，同時也要給施工單位提交設計方案進行建設的承上啟下的關鍵階段。設計的科學性、合理性決定著整個工程的優劣。通過計算機技術對三維模型的分析可以快速準確的得到相關結構的工程信息，實時監控工程進度以及預見工程未來實施過程的潛在風險，從而達到對工程質量的有效控制。

1.3 是推進道路養護管理信息化的需要

依據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劃、設計、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，道路養護具有時效性、經常性和周期性、危險性、廣泛性、預防性等特點。在養護階段實現重要結構物的質量動態監測顯得尤為重要。BIM技術的應用可以實現設計模型、分析模型、計算模型和監測點的整合;主橋結構、臨設結構等監測數據的集成;沉降數據、形變數據、撓度數據、支反力等量測數據的集成;最終實現對重要結構物的綜合分析和安全預警，達到養護管理信息化安全監測和風險預測的目的[1]。

2BIM技術在道路設計中的應用

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，具體高程由數字在高程點旁標注。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;②點擊曲面菜單下的創建曲面命令，打開創建曲面對話框，選擇相應的圖層、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曲面創建完成，可用對象查看器查看所創建的曲面。

2.2 道路中心線設計

道路設計首先要確定道路中心線線位，設計人需考慮各控制因素，按照規劃確定的線位進行擬合，并按照規范要求適當調整圓曲線半徑、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將道路中心線轉換為多段線。③單擊路線菜單下的從多段線創建路線，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簽集，然后單擊確定。

2.3 道路縱斷面設計

目前國內常用的道路設計軟件的縱斷面設計功能，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，并調整拉坡線直至滿足設計要求為止。然后將拉坡線儲存為豎曲線設計文件，再調用原地面線文件、豎曲線文件生成最終的道路縱斷面設計圖。Civil3D采用三維地形為設計的基本資料，地面線可以直接通過“從曲面創建縱斷面”命令生成。且道路中心線修改之后，地面線會自動更新，節省了設計時間和精力。使用“按布局創建縱斷面”可進行拉坡線設計。設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，如發現不滿足規范，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、邊坡點標高、豎曲線半徑、坡度、坡長等參數。

2.4 道路橫斷面設計

在Civil3D即為創建道路裝配的過程，為了能夠精確反應道路模型，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，將插入一個中部帶有圓形標記的豎線，這條豎線即是裝配的基準線，也即道路中心線。③調出道路菜單下的“部件工具板選項板”，利用程序自帶的部件完成裝配。④先裝配出標準橫斷面，再根據以后的設計需要添加其余裝配，由于Civil3D具有動態關聯特性，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，單擊創建道路命令，按照提示選擇路線、縱斷面和標準橫斷面裝配。在彈出對話框中，根據道路寬度的變化創建相應的區域，并為道路組件指定相應的邏輯目標。

3結束語

綜上所述，BIM技術在道路設計中發揮著重要的作用，不但可以直觀、準確、快捷、高效的設計出道路初稿方案，還可以呈現三維立體成像，從而對設計方案不足之處進行及時調整及整改。雖然道路設計過程中應用BIM技術還存在一些問題，但是只要及時轉變觀念、統一BIM技術的使用標準并合理宣傳BIM技術，從而使得BIM技術在道路設計中發揮更大的作用。

參考文獻

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