BIM技术在市政道路设计中的应用

2020-07-15徐翔

运输经理世界 2020年3期

文/徐翔

1 前言

BIM技术在设计行业中的应用，突破了传统的设计理念，推动了设计行业的又一次革命。虽然最初应用效果尚不完善，但是随着BIM技术的不断发展，其在设计领域中的作用将会越来越明显。BIM技术在市政道路设计中的应用，可以为市政道路设计质量和效果的提升提供有力的支持与帮助，能够为市政道路建设提供更加全面的指导和参考，对于提升市政道路建设的质量具有十分重要的意义。基于此，本文分析了市政道路设计中应用BIM技术的优势，并就BIM技术的具体应用措施进行探究，仅供大家参考。

2 市政道路设计中应用BIM技术的优势

2.1 明确表达设计意图

在传统的市政道路设计过程中，通常都会采用二维设计的方式，这种方式需要将复杂的三维空间问题展示到二维空间中，以二维的方式呈现三维的内容，这种方式不仅十分复杂，而且还很容易造成一些重要数据的丢失，导致设计人员难以全面、准确的表达出设计意图，甚至还会造成多意性理解。这显然会给设计效果带来十分不利的影响，同时也会为后续的市政道路工程建设带来不必要的麻烦。而BIM技术在市政道路设计中的应用，则可以构建一个三维数字化的信息模型，将工程的实际情况模拟出来，这样可以更加充分的表达出设计的意图。在设计过程中，子模型和属性划分得越细，设计意图就表达得越充分。除此之外，应用BIM技术还可以设计自定义参数组建，这方面功能可以将一些复杂性较高的问题描述清楚。在城市的发展过程中，高架互通之类的工程越来越多，这在很大程度上提升市政道路设计的难度，进而导致传统的二维设计方式已经难以满足设计要求，在这种情况下，BIM技术所发挥的作用也就更加显著，可以更好的表达出设计的意图。因此，应用BIM技术有助于表达设计意图，并且这方面的优势在越复杂的设计中表现得越明显。

2.2 BIM技术具有强大的分析和模拟能力

分析能力和模拟能力强是BIM技术的主要优势之一。传统的二维设计方法，不仅会耗费大量的时间和精力，而且如果设计方案一旦需要进行调整，很有可能会导致整体的设计工作重新进行，这会严重影响设计效率。通过BIM技术构建三维立体模型，能够帮助设计人员在设计阶段便可以直观的了解工程完工后的样子，使得设计效果更加直观和立体。相较于二维设计方法，应用BIM技术构建三维立体模型，能够更好的展示设计效果，帮助设计人员及时发现和解决设计中存在的问题，并且结合实际需求对设计方案作出优化调整，使市政道路设计更具实际性及科学性。同时业主也能对设计结果有更加全面的了解和把握，将设计中存在的问题消灭在设计初期。

2.3 精确计算工程量

工程量的计算涉及到工程预算的制定等方面内容，以往，通常会应用断面法来估算市政道路的工程量。这种方法一旦遇到平面比较复杂或者起伏比较大的情况时，很容易出现较大的误差，影响工程量的准确性。而在BIM设计模式中，由于各子模型有精确的几何和属性数据，这可以帮助设计人员准确获取体积、长度以及面积等方面的数据信息，同时还可以通过计算获取土方工程量，甚至还能获取支模等施工环节的工程量。这些方面工程量的计算通常都能实现自动计算，不仅不需要人工录入数据，而且还能避免进行大规模的计算，既能有效避免误差的出现，也能提升工程量计算工作的效率。

2.4 提升协同能力

近年来，随着市政道路工程项目规模的扩大，使得市政道路设计的难度越来越高，不仅设计工作量大，而且设计内容越来越细，设计要求越来越高，这使得市政道路设计成为了一个更具系统性的工程，需要多专业的人员进行密切合作才能保障设计的质量和效果。而多专业的人员共同参与设计工作，需要进行有效的协调，这样才能保障设计工作的顺利开展，因此，需要使用的设计工具具有强大的协同能力，而BIM技术则能够满足这方面的要求。传统的二维设计模式，设计人员之间的协作相对比较复杂，即使建立了协同设计系统，但是效率和效果并不理想。因此，传统的协作层次较低。例如，在市政道路设计过程中，需要由不同的设计人员来设计道路的道路工程、管线工程、桥涵工程以及互通立交等，除此之外，交通工程的设计以及绿化工程等方面的设计工作也需要由不同的设计人员来完成，这便需要设计人员相互协作，共同配合才能保障设计效果。如果只是简单的将各个设计人员的成果合并到一起，不仅效果不理想，而且还很容易出现错误。而在市政道路设计过程中应用BIM技术，则可以有效解决这一问题。应用BIM技术可以构建多个子模型，这些子模型能够实现模型之内的高内聚以及模型之间的低耦合，再加之子模型之间的耦合是明确的，因此，子模型很容易合并，即使子模型之间发生冲突，进行调整也十分方便。由不同的设计人员负责不同子模型的设计工作，可以有效实现协同设计。

3 BIM技术在市政道路设计中的应用措施

3.1 应用BIM技术绘制地形图

通常情况下，市政道路勘测单位会提供二维地形图或者三维地形图。在二维地形图中，高程点的实际高程设置为0，具体的高程都会以数字的形式在高程点旁边标注。而对于三维地形图而言，高程点的实际高程与标注高程一致，因此，标注的高程即为实际高程。应用BIM技术绘制地形图，首先通过图层管理器，反向选择除了高层点之外的图层，然后将这些图层进行冻结处理。在完成这一步骤之后，还需要在曲面菜单中点击创建曲面的命令，结合创建曲面对话框中的内容来选取曲面的类型和图层的名称，进而选择所需的图层。要对所有的高程点进行框选，然后确认。通过以上步骤，可以完成三维地形图中的曲面创建，完成创建工作后便可以直接通过对象查看器来查看所创建的曲面。

3.2 BIM技术在绘制道路中心线中的应用

在市政道路设计过程中，绘制道路中心线是重要内容之一。在绘制道路中心线的过程中，要充分考虑各种控制因素，在此基础上再根据市政道路设计规划中的线位进行拟合处理，同时还要对曲线的半径、长度等方面要素进行优化，进一步提升设计效果。具体而言，在道路中心线的绘制过程中，首先要进行中心线的插入工作，将优化过的市政道路中心线插入到3D地形图中。然后要进行中心线的转换，将插入到3D地形图中的中心线转换为多段线。最后还要创建多段线。这一环节中，可以直接利用软件中创建多段线的选项，点击后会出现相应的对话框，然后在对话框中输入线路的名称，然后选择线路的样式以及线路的标签集，最后确认即可。通过以上步骤便可以完成道路中心线的绘制工作，这种方式不仅方便快捷，而且可以保障道路中心线绘制的效果，提升市政道路设计的质量。

3.3 BIM技术在道路纵向断面设计中的应用

目前，在市政道路设计中所应用的软件都具有道路纵向断面设计功能，首先要编制原地面的线文件，这样便可以通过设计软件直接生成原地面线。然后在原地面线的基础上来绘制拉坡线，通过对拉坡线的调整与优化，使拉坡线的绘制符合设计要求。最后，将绘制完成的拉坡线以竖曲线设计文件的形式储存。在此基础上，调用原地线文件和竖曲线文件，便可生成生成最终的市政道路纵断面设计图。这种方式属于传统设计方法，而应用BIM技术进行纵向断面设计，则与传统设计方法有所不同，应用BIM技术可以将三维地形作为纵向断面设计的原始资料，然后利用纵断面创设功能便可以直接生成地面线。如果市政道路的中心线需要作出调整和完善，则地面线会随之自动更新。这一功能可以极大的减少设计人员的工作压力和工作量，并且保障设计工作的质量和效果。除此之外，在道路纵向断面拉坡线的设计过程中，则可以直接通过创建纵断面的命令直接生成，进而完成纵断面的绘制工作。由此可见，应用BIM技术绘制市政道路纵向断面，相较于传统的绘制方法更加便捷，自动化程度更高，能够帮助设计人员节省大量的时间和精力。在完成纵向断面的设计之后，还要核查坡度以及坡长等方面的指标，同时还需要核查纵曲线等方面的要素，确保这些要素符合规范要求。如果需要对这些要素进行调整，则可以重新设置纵断面的布局参数，通过对坡长以及坡度等方面参数的修改来调整相关内容，确保设计效果符合标准要求。BIM技术除了在市政道路纵向断面设计中的应用之外，在横向断面设计的过程中应用也十分广泛，并且也同样可以取得良好的应用效果。