BIM 技术在公路设计中的应用与创新

王亮 孟志祥

中交通力建设股份有限公司 陕西西安 710075

1 公路BIM 设计推广现状

建筑信息模型（BIM）概念在建筑领域的应用和推广较早，但在交通领域的发展相对较晚。2016 年2 月，交通运输部发布《关于交通运输重大技术方向和技术政策的通知》，把推进建筑信息模型（BIM）技术放在首位。行业和市场也开始对交通等基础设施项目提出明确的BIM 应用要求，交通BIM 的应用和研究逐渐进入热潮。公路BIM 设计是公路BIM 全生命周期应用的数据源，在公路BIM 全生命周期应用中起着重要作用。然而，由于缺乏切实可行的公路BIM 设计交付标准，以及公路BIM 设计软件在功能和设计效率上的缺陷，限制了BIM 设计的进程。从笔者收集的公路BIM 项目应用情况来看，公路BIM 的应用深度多基于二维设计成果，模型精度只能达到方案和初步设计深度，难以形成可用于施工的交付成果；但在方案效果上公路工程的展示、施工及运维管理，通过对设计模型的轻量化处理，结合GIS 系统实现瓦片加载技术的大比例尺模型，有比较成熟的案例[1]。

2 BIM 技术在公路工程设计中的创新应用

2.1 关键构件力学分析与验证

在桥梁工程的设计阶段，其结构的受力分析是确保工程质量的重点，目前国内常用的专业软件有Abaqus、Midas、ANSYS 等进行验证分析。以Abaqus 软件为例，首先将BIM 模型转换成通用FBX 格式或OBJ 文件导入Abaqus 中，多个构件对象模型拼装组合形成整体模型，根据实际需求设置边界条件，添加荷载工况，划分模型网格进行模拟计算，根据得出的计算结果对整体结构进行分析优化，往复迭代，最终形成设计阶段力学分析结果，连同计算模型向施工、运维阶段传递，可为后续阶段力学分析提供可靠的数据依据。

2.2 基于BIM 技术的协同设计平台搭建

可以选择使用高效的现代化测量技术，然后能够形成准确的BIM 模型，就能够建设更加高水平的环境模型。数字化的勘察结果应用到协同平台中，确保各项专业设计都要使用统一的数据信息，不能存在协调性不足的情况。设计人员在进行构造物设计时能够研发和应用BIM 设计软件，以数字化勘察设计结果作为设计基础，利用设计数据就能够形成构造物方案的BIM 模型，协同平台内可以实现各个专业信息的BIM 模型与环境模型的组合与使用，然后就能够开展进行大场景BIM 模型设计。各个专业设计人员要结合专业特点和技术标准来检验构造物设计方案是否能够达到可行性与合理性标准，各个专业都要保证设计方案衔接和应用，实现协同化处理。利用协同平台能够确保设计各个专项数据来源统一，不会因为数据偏差而导致设计存在问题。同时可以利用BIM 协同平台，各个专业设计人员确认之后进行后续设计，能够完成信息传递和应用[2]。

2.3 节点设计

公路设计是一种线性工程设计，其设计方案往往采用平、纵、横断面相结合的形式，在二维设计和三维设计平台上差别不大。然而，对于公路工程中的特殊节点，如隧道交叉口，其空间几何结构往往比较复杂，传统的二维设计方法难以表达和理解。通过在BIM设计平台上进行精确的三维建模，可以直观地表达复杂节点的设计方案，进而通过视图切割快速生成精确的图纸，大大提高了复杂节点的图形表达精度。

2.4 交通量检测与交通适用性评价

基于BIM 的交通仿真应用方法是有效利用BIM 模型中所包含的信息，应用于构建交通仿真道路模型，并完成交通仿真的过程。相比于传统的描点建模方法，具有高效性、准确性和动态更新的特点。找到交通拥堵点是交通仿真研究的重要内容，首先要分析道路网的交通需求，分析在不同交通压力下，道路交通拥堵敏感区域位置。在设计阶段即可以发现存在拥堵的区域，避免设计失误，减少二次投资。

2.5 全生命周期数据传递要求

公路工程设计阶段的BIM 成果可以进一步传递到施工阶段，为工程精细化施工和智能建造提供数据基础。根据全生命周期的数据流转要求和工程施工实际需求，对设计阶段的BIM 模型与成果进行集成和整合，以满足全生命周期数据传递的要求。另一方面，基于公路工程施工、养护和运营阶段的BIM 应用与实践，将BIM应用中涉及设计阶段的问题和经验反馈回设计阶段，将有助于完善工程全生命周期的数据流转与管理。

2.6 BIM 技术在桥梁可视化技术交底中的应用

技术交底是设计人员与施工单位沟通的重要方式，必须要把整个设计方案的设计意图与注意事项明确标注，并且传达到施工单位中。但是在很多情况下，表达不清晰、文件不规范等问题普遍存在。如果经常出现表述不清晰的情况，就会造成比较严重的施工问题，工程质量也难以保证。利用BIM 技术就是模拟各个关键性施工工艺，直接表现出设计意图，在施工中要重点标注，并且将一些重要部分使用动画形式进行表示，准确度比较高，还能够提升沟通的效率和工作的质量，确保工程能够完全按照设计方案顺利实施。同时，关键施工方式与成套工艺制作成技术交底库，为整个施工环节提供有利的支持[3]。

3 结语

当前BIM 技术被大量的应用到公路工程项目中，能够应用到项目各个环节，并且已经取得了非常好的效果。在这个过程中，经历了长期的探索、分析与研究，同时结合目前应用状况分析，能够展现出比较好的优势，尤其是在设计阶段可以解决很多现实的问题，能够将设计成果真实反映出来，提高设计方案的水平。在未来发展中，BIM 技术必然会更加的成熟，应用在公路桥梁工程中也会有更好的效果，未来对于工程领域的发展有着非常积极的促进作用。