BIM技术在市政道路设计中的应用研究论文_娄传雁

BIM技术在市政道路设计中的应用研究论文_娄传雁

武汉顺成路桥设计咨询有限公司 湖北武汉 430000

摘要:传统的只考虑使用功能的市政道路设计理念已经不能满足当代市政道路设计的要求,BIM技术是市政道路设计理念上的一次飞跃。BIM技术在市政道路设计中的应用能够有效促进市政道路设计的发展。本文从BIM的概念和技术特征入手,探讨了BIM技术在市政道路设计中的应用优势,研究了BIM技术在市政道路设计中的具体应用,旨在为BIM技术在市政道路中的应用发展提供参考。

关键词:BIM技术;市政道路;设计;应用

参考BIM在建筑等领域应用的成功经验,将BIM引入到市政道路设计中对提高设计生产率,减少设计返工,减少施工中曲解设计意图乃至提高市政道路建设的整体水平具有积极的意义。

一、BIM的概念

BIM(Building information modeling/Building information model)是指建筑信息建模/建筑信息模型,是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础,进行建筑模型的建立,通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化,协调性,模拟性,优化性和可出图性五大特点。当今工程BIM应用中不再只局限于建筑工程本身,而是把BIM技术当作一种理念引申到市政道路工程。

二、BIM应用与市政道路设计的优势

2.1明确表达设计意图

统二维设计方式因为要把复杂的三维空间展平到二维空间中,所以不可避免导致一些数据的丢失,使设计成果不能明确表达设计意图,甚至出现多意性理解。BIM方式的设计成果因为是一个三维数字化的信息模型,就是工程完成后应该成为的样子,所以真实地表达了设计意图。并且子模型和属性划分得越细,设计意图就表达得越充分和唯一。另外,BIM工具的一大特性就是能很容易设计自定义参数组件,所以能描述清楚非常复杂的问题。

这个问题在越复杂的工程中表现得越突出,也正因如此。复杂度更高的高端机械制造业、建筑业更早地关注了该问题,并使用了类似的解决方案。以前道路工程因为三维空间复杂度相对较低,并且各工程之间的相似性很大,以至于业主、设计、施工、监理各方能够靠经验进行理解,问题不大。但随着社会发展,城市范围内高架互通之类的复杂工程越来越多(它们也更能体现设计院的核心价值),创造性工程会越来越多,给排水工程也出现了越来越多的异性复杂构造物,传统二维设计手段也就力不从心了。

2.2强大的分析和模拟能力

这是BIM技术的最显著的优势。在设计阶段可以直观的看到工程成果,这样就可以在前期论证和调整方案。设计人员可以及时发现问题,业主可以提前知道和心理预期的差距,在初期就可以有效的解决问题。一些复杂工程如果仍采用二维设计无法表达设计意图,需要进行三维建模才能满足需求,这样可以代替手工劳动,提高效率,无需出现工程问题后再临时调整。采用BIM模式出现设计问题可以随时调整三维模型,自动化程度高。BIM模型有非常丰富的信息,可以提供很多的数据进行专业分析,得出的结论比较精确,方案论证、施工交底更加高效。

2.3工程量计算精确度高

在传统的二维设计模式下,通常以断面法来估算市政道路的工程量,例如道路路面的工程量、道路土方的工程量等,这种工程量的确定方式在道路平坦、设计简单的市政道路工程中误差较小,但对于地形起伏大、道路平面相对复杂的市政道路则有着较大的误差,从而对市政道路的施工造成影响。对于市政道路中的管线工程来说,传统确定工程量的方法是根据标准图以及施工经验进行估算,其本身就存在一定的误差性,但应用BIM技术后,其中各个工程的子模型中都有着完善、精确的属性数据和几何数据,从而能够对面积、长度、体积、个数等工程量进行精确地确定,例如,可以应用BIM技术的数据信息模型对道路曲面及自然地形曲面之间的土方工程量进行精确的计算。此外,这些工程量的计算有着自动化特征,并不需要人工进行数据录入,因此节省了大量的人力资源。

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三、BIM在鸿业市政软件中的应用

3.1地形图处理

勘察测量单位提供的地形图分为三维地形图和二维地形图两种,三维地形图中的高程点的标高和实际标高是相等的,二维地形图中高程点的实际高程为零,在高程点的旁边标注数字。三维地形图的高程点都是带有z坐标的图块,具体的软件操作如下:找开图形管理器,反选高程点以外的图层并冻结,点击曲面菜单下的“创建曲面”命令,在对话框中选择图层、名称和曲面类型,并确定,然后点击工具空间的“曲面树形”菜单,打开定义工具栏,添加图形对象,在对话框中选择“块”并确定,选定所有的高程点确认,至此曲面创建完成,用查看器查看创建的曲面。

3.2道路中心线设计

道路设计首先要确定道路中心线线位,设计人需考虑各控制因素,按照规划确定的线位进行拟合,并按照规范要求适当调整圆曲线半径、长度、缓和曲线长等曲线要素。将初步确定好的道路中心线插入地形图中;将道路中心线转换为多段线;单击路线菜单下的从多段线创建路线,选中道路中心线。在弹出对话框中输入路线名称,选择路线样式和路线标签集,然后单击确定。

3.3道路纵断面设计

目前国内常用的道路设计软件的纵断面设计功能,基本流程为先编制原地面线文件,然后生成原地面线,再在生成的原地面线上绘制拉坡线,并调整拉坡线直至满足设计要求为止。然后将拉坡线储存为竖曲线设计文件,再调用原地面线文件、竖曲线文件生成最终的道路纵断面设计图。Civil3D采用三维地形为设计的基本资料,地面线可以直接通过“从曲面创建纵断面”命令生成。且道路中心线修改之后,地面线会自动更新,节省了设计时间和精力。使用“按布局创建纵断面”可进行拉坡线设计。设计纵断面绘制完成后,查看自动生成的竖曲线要素和坡度、坡长等指标,如发现不满足规范,则点击编辑纵断面形状命令,在弹出的子工具条中,点击纵断面布局参数命令,打开布局对话框。然后点取边坡点,在布局对话框中修改边坡点里程桩号、边坡点标高、竖曲线半径、坡度、坡长等参数。

3.4道路横断面设计

在Civil3D即为创建道路装配的过程,为了能够精确反应道路模型,需综合考虑,选用合适的部件来组合装配。

(1)点击道路下拉菜单,单击创建装配命令,在弹出对话框中输入装配名称,然后单击确定。

(2)在屏幕任意位置单击鼠标,将插入一个中部带有圆形标记的竖线,这条竖线即是装配的基准线,也即道路中心线。

(3)调出道路菜单下的“部件工具板选项板”,利用程序自带的部件完成装配。

(4)先装配出标准横断面,再根据以后的设计需要添加其余装配,由于Civil3D具有动态关联特性,对道路制定了不同的装配或者修改了装配部件的参数后,道路模型可以快速、即时更新。

3.5道路建模

在道路下拉菜单中有创建道路的命令,对此命令进行点击,此时会出现相关道路创建的提示,根据具体的提示来完成对市政道路路线的选择以及市政道路标准横断面和纵断面的装配。在以上工作完成之后,会弹出一个关于道路组件逻辑目标的对话框,此时,应当以市政道路宽度变化为基础,创建出相应的区域,并以市政道路组件为对象,为其指定出正确的、合理的、适应的市政道路组件逻辑目标。

结语

市政道路的建设规模越来越复杂,项目数量越来越多,市政道路的设计手段也飞速发展,BIM技术以其高效、快捷、准确、直观的特点,可以完成市政道路设计的初步设计和施工图设计,虽然BIM技术在市政道路设计中还有一定的阻力,但只要全社会共同推广,就会在市政道路设计中发挥着越来越大的作用。

参考文献:

[1]印明.市政工程设计中BIM技术的发展前景[J].城市道桥与防洪,2013

[2]蒋志琳王志刚.城市市政道路设计的方法及相关思路分析[J].中国高新技术企业,2012(18).

[3]王志刚.BIM技术在天津地铁红旗南路站管线综合设计中的应用[J].制冷空调与电力机械,2013.11

[4]毛廷轩张文华李洁莹等.浅谈市政道路设计实践及探析[J].广东交通职业技术学院学报,2012(06).

[5]张建平.BIM技术的研究与应用[J].施工技术,2011

论文作者:娄传雁

论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第35期

论文发表时间:2018/5/11

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