郭江
天津市市政工程设计研究院 天津市 300000
摘要：通过对道路进行建模，可以获取道路的三维模型。在此基础上，将传统的道路设计流程作用于三维模型中，可以使市政道路的设计更加高效、便捷。本文介绍了 BIM 技术相对于传统二维设计方法的优势，并对应用 BIM 技术进行市政道路设计的过程和方式进行了说明。
关键词：BIM技术；道路设计；应用
中图分类号：TU495 文献标识码：A
引言：随着社会的不断进步和快速发展，人们越来越意识到市政道路的重要意义，对其要求也越来越严格。对于市政道路来说最基础的也是最重要的就是它的结构设计图，如何对市政道路进行合理的设计可以保证市政道路的质量。在市政道路设计中，BIM技术的应用将越来越广泛。
1、BIM 理念概述BIM 最初的含义
BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，通过数字建模，来仿真模拟施工对象所具有的真实信息，并且通过三维模型，实现工程监理、物业管理、设备管理、数字化加工、工程化管理等功能。在市政道路设计中运用该技术，设计人员可以根据已建立的模型对市政道路进行设计。
2、BIM应用在市政道路设计中的优势
（1）明确表达设计意图。传统的二维设计方式由于复杂的三维平面化成二维空间，因此不可避免地造成一些数据的丢失，使得设计成果不能明确设计意图，甚至出现多意性理解。BIM的设计结果是一个三维数字化信息模型，是项目完成后的外观，可以真实地表达设计意图，并且子模型和属性划分得越细，设计意图就表达的越充分。此外，BIM 工具的一个特点是很容易设计自定义参数组件，因此可以描述非常复杂的问题。这个优势在复杂项目中更为突出，正是由于这个原因，先进的高端机械制造业和建筑业早就研究了这个问题，并采用了类似的解决方案。以前道路工程对于三维空间的复杂性比较低，而且各个项目之间的相似度很大，所以业主、设计、施工、监理方都可以依靠经验来理解。但随着社会的发展，城市范围内的市政道路工程越来越复杂，传统的二维设计方法就达不到效果了。
（2）BIM 成果一致性。BIM技术模型是所有工程程序数据的载体，对于数据中已经存在的信息无需重复输入，在传递和变更中都不会遗失，基于 BIM 技术的一致性，市政道路工程全部工程信息都可以得到共享以及整合，从而降低劳动成本，保证施工效率，并对以后道路的维护和利用提供有力的实时数据，避免后期建设中的挖断、标高衔接不上等现象出现。
（3）精确计算工程量。在传统的设计模式中，道路工程量的计算采用横断面法计算，如道路土方量、路面工程量等，地形起伏较大或平面较为复杂时误差较大。但在 BIM 设计模式中，因为每个子模型的精确的几何和属性数据，并能得到精确的体积、面积、长度、数量，可实现道路土方量、路面工程量等工程量的精确计算。
3、BIM 在市政道路软件中的应用
3.1、BIM 道路模型的建立
在市政道路设计中，BIM技术的建模系统主要由地表模型、地形纹理、道路和从属基建设施、大桥、隧道、房屋、绿化、水面等要素组成。我们采用分割-归并的思想，根据相应要素的相应特点，建立模型，呈现出上述要素；然后以整合、增加分析共享模块等方式，组成完整的系统。具体的模型建立有以下部分：
地形地质模型。所谓地形模型主要由初始地表模型、道路模型等组成。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于地质模型的生成，目前主要采用二维的钻孔资料，要生成三维模型，则要对二维钻孔资料进行拉伸。
地面纹理处理。利用该技术，可以将地形图像作为地面模型的表面纹理，叠加在矢量地形图上，显示模型中相应区域的地形地貌环境。
道路模型处理。道路设计的模型可以按专业细分为路线、桥梁、隧道、立交、市政管线、交通设施和相应的从属配套专业。在施工对象模型的建立过程中，通过取得施工对象的各种三维设计数据，形成设计对象所要经过的路线模型。
立交模型处理。在市政道路模型中所包含立交桥模型的主线和匝道的连接段，可以采取加减速车道与主线重叠的方式，完成变速车道的三维设计。
其余附属设施，可以根据定义起点位置、轨迹偏间距、高低偏距等参数，以路线中心线或边线为参照确定其空间位置。
道路周边环境。道路周边建筑物特点所构成的空间环境影响了道路选线。对于一般的建筑，能够使用包括建筑的地理地点、外貌形状、所用材料等通用的设计模块，来建立数字信息模型。对于特殊外貌的建筑，可以设置对系统的外部接口，将相应建筑的模型导入到总的模型系统中。
3.2、市政道路的设计
道路中心线的绘制。绘制道路中心线是市政道路设计的关键要素。 市政道路设计人员应参照市政道路设计规范的有关基本要求，在满足规划的前提下，优化和完善道路中心线的曲线长度和半径等曲线参数。BIM 技术关于道路中心线的使用可以总结如下：首先，对市政道路中心线处的行车轨迹进行绘制；然后，根据绘制的轨迹，对交通流进行安排和编辑；最后，调整合适的行车轨迹，确定最终道路中心线。
道路平纵横设计。按照道路横断面，对机动车道、非机动车道、绿化带、人行道、交通设施等分别建模。在这个阶段，为了达到其设计的通行能力，设计人员需要综合考虑圆曲线、缓和曲线、道路超高、道路纵断面、公交站点间距及车道宽度等一系列因素，而在实际的设计过程中，设计人员要在这些繁杂的数据之间切换。 如果设计人员不小心忽略了某些问题，设计将不符合规范，而且难以轻易地从众多繁杂的设计结果中发现这些不足之处。而当设计人员使用了采用BIM技术的软件，这些问题就能迎刃而解。
地下管线综合设计。所谓管线综合，是指道路区域内各个专业管线的垂直标高和平面位置的工作。在实际设计过程中，要充分利用现有管线的设计数据和物探资料，科学规划各种管线的设计参数，包括半径、方向等。通过对BIM 技术的合理应用，可以提前使用三维仿真技术对施工后的管道实际情况进行虚拟仿真。在完成建模后，还可以进行碰撞检测，并使用相应的碰撞报告来决定实际管线布局是否合理调整。对于工程预留和预埋管线等的质量缺陷，如预留孔、偏差和遗漏，采用BIM技术将有助于精确定位预留孔，力争减少后期施工困难。
结束语
中国的城市建设仍处于一个快速发展的阶段，它仍然是一个短平快的道路。精工慢活的创造性项目占比重还比较小，所以在表面上看 BIM的需求并不迫切。然而，随着城市的发展，从数量到质量，工程基数量越来越大，项目质量越来越高，对 BIM 的需求也越来越大。BIM 是一个飞跃，设计理念正在引发工程设计领域的另一场革命，同时也会有一些阻力，但设计到BIM是必然的趋势。
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论文作者:郭江
论文发表刊物:《防护工程》2018年第13期
论文发表时间:2018/10/29
标签：模型论文; 道路论文; 市政道路论文; 技术论文; 中心线论文; 管线论文; 地形论文; 《防护工程》2018年第13期论文;