董家口港区疏港一路与子信路互通立交BIM技术应用

董建勋，王召强，徐玉晓，邹淑国

(青岛市市政工程设计研究院有限责任公司，山东 青岛 266061)

建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)是建立在三维数字技术的基础上，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型。近年来，随着BIM技术在建筑领域广泛应用，BIM技术被广泛被应用到公路、铁路、桥梁、轨道交通、水利水电等多个领域，相比于传统的二维+效果图表达方式，BIM技术具有数据准确性、动态可视性、交互协同性、碰撞检查分析、辅助出图等多项优点，BIM理念和技术已经逐渐成为路桥建设行业的发展方向。

1 工程概况

疏港一路与子信路立交位于山东省青岛市董家口港区与临港产业区的交界，背靠规划物流园区，向南通过疏港一路衔接远期棋子湾作业区，是规划疏港两横三纵路网体系的几何中心，是港区、物流园区、临港产业区的枢纽转换节点。

疏港一路是港区重要的南北向集疏运通道，子信路上跨疏港铁路，承担着港区东西向快速联系。

立交总体方案设计为双环定向匝道全互通立交，立交总体布设三层。结合交通预测结果，子信路西向与疏港一路南北向左转联系采用环形匝道实现；子信路东向与疏港一路南北向左转联系采用标准相对较高的定向匝道实现；右转匝道均采用定向匝道形式衔接。

因疏港铁路与规划道路交叉，为解决疏港铁路对子信路的阻隔，子信路需进行上跨铁路设计，增加了立交的层数及高度。

疏港一路工程总体实施范围南北长约1 970 m，其中桥梁段长约831.4 m引桥两侧设计为自然放坡形式。疏港一路主线跨线桥设计上下行分幅，分幅间距1 m，单幅桥宽24 m，跨线桥布设为双向十车道，其中主线采用双向六车道，辅路采用双向四车道，主线桥梁标准横断度面宽为32 m。

子信路工程总体实施范围东西长约1 512.42 m，其中桥梁段长约543.74 m，西段引桥两侧为挡墙结构形式；东端引桥两侧设计为自然放坡形式。子信路主线横断面布设为双向八车道，桥梁分幅设置，主线桥梁标准横断度面宽为35.5 m。

2 BIM在方案设计阶段应用

2.1 方案比选

通过建立不同方案类型的互通立交可视化三维模型，进行总体方案的比选。

利用BIM设计软件将设计成果实现三维呈现，展现不同方案立交交通组织、立交方案对周边铁路及管廊的影响，通过方案比选，推荐满足规范、用地指标等多项影响因素的最优方案。

2.2 基础建模

(1)模型可视化漫游展示

利用Roadleader5.0、交通设施、Revit Structure 2016等多种软件，实现了立交总体、桥梁结构、道路、交通、管线、景观及附属工程的三维协同设计。

通过构建的三维桥梁模型，直观与高效地展现立交桥梁结构的复杂设计，给桥梁三维建模带来了一种新思路，让桥梁设计更加直观、简洁、高效。

利用Revit Structure 2016、Roadleader5.0两种BIM软件相结合，实现规划铁路和桥梁结构平、纵、横各方向关系的核查，满足铁路限界要求的同时，对铁路列车行驶视距有效评价。

(2)桥梁结构参数化建模、族库开发建设

通过在Revit Structure 2016中创建参数化桥梁部件族，可以方便快捷的进行修改调整，极大提高了设计效率和质量。

将不同Revit族按照特性、参数等属性分类归档，逐步积累和形成企业自己独有的族库，形成生产力，方便快捷地在其他类似工程中调用。

2.3 拓展应用

(1)钢筋钢束碰撞检查及优化

预应力箱梁纵横向均布设有大量预应力钢束，且各自按照受力需要存在多处弯起，二维设计难以精确定位相互关系，冲突碰撞几乎难以避免，本工程中创造性采用Revit MEP功能模拟纵横向钢束，可及时进行碰撞检查，避免后期变更调整，并可提取每条钢束三维坐标提供现场精确放样使用。

采用自定义钢筋的形式，利用REX2016插件，将钢束视为依附于腹板主梁的钢筋，可以快速实现纵横向钢束和普通钢筋的同步建模、同步碰撞检查。

通过构建三维模型、配合碰撞检查，可以大大提高图纸设计质量，减少工程后期变更，并精确统计工程量。

将典型上部结构钢束钢筋三维模型进行优化、完善，制作成三维漫游展示动画，可用于向业主汇报和施工单位进行技术交底。

(2)三维地质建模(地质信息数据库)及分析计算

工程场区局部地形起伏较大，地质变化剧烈，但是由于各种原因不可能直接勘测到所有的地质细节。BIM建模过程中以传统地勘探孔资料为基础，构建三维地质模型用以提高设计精确性和安全性，减少后期变更。

基于GEO5软件，实现地质分层的三维可视化，相对精确的提取任意点地质数据、任意线地质剖面；协助构筑物选址，避让地质隐患，并快捷得进行分析计算；形成成套有机融合且可不断更新的数据库平台，场区相关项目均可贡献数据和获取信息。

在已经构建的三维地质模型基础上，可以在任意点进行各类基础验算，在任意线进行挡墙、边坡分析。

2.4 上部结构分析计算与出图算量一体化

利用Revit强大的导出导入功能，可以实现将导出的三维数据无缝导入到Midas Civil等专业有限元软件进行三维结构分析计算，大大简化了三维分析模型的建模工作，极大提高了结构分析计算效率。

充分应用BIM理念，最大化利用数据价值，实现数据联动，以分析计算为核心，优化了模板、钢束出图流程，极大提高了效率。上部结构钢束立面图、大样图、坐标控制表、工程量统计表均一键导出，简单整理即可出图。初步实现了计算完成则钢束图纸基本完成，建模完成则工程量同步完成的目标。

相比于传统流程，可缩短约35%的设计时间，大幅缩短了钢束绘图时间，图纸内容和数据由软件生成，避免了人工制图可能的错漏碰缺。

表1 一联典型桥梁上部结构设计时间比较

2.5 基于Dynamo、Revit的桥梁建模功能二次开发

通过可视化编程软件Dynamo及Revit的API接口的结合，进行Revit软件桥梁建模功能的二次开发。实现了Revit平台下的个性化桥梁建模，解决了异形桥梁组件构件、空间曲线桥梁快速建模等技术难点。

2.6 其他应用

利用交通设施3.1设计软件，优化完善交通工程内容的细节处理，实现交通设施设计的科学性及合理性。

与道路工程协同设计，布设给水、 排水、 燃气、热力等各类市政管线。除进行传统的碰撞检查外，还可自动调整管线之间、管线与构筑物之间的水平、竖向间距及埋深、坡度等；根据管线容量设计检查井、阀门等结构的造型。

通过对工程进行三维可视化设计，对工程沿线配置标志标线、车行护栏、路灯、景观绿化等附属设施，实现三维设计的真实性。

结合建立的三维模型，利用UC-winroad软件的模拟驾驶功能，实现对总体方案平纵指标、视距等的优化完善。

3 结束语

(1)设计协同——在本工程中，各专业之间通过BIM技术实现无缝的协同设计，在快速建立三维模型的基础上，实现了总体方案的展示、桥梁结构的分析、管线的三维检查，实现了传统的二维向三维设计、粗放型设计向精细化设计的转变，并通过设计成果的实时优化与评价，提升了工程设计的效率、科学性及合理性。

BIM技术在建筑行业的运用日趋成熟，并带来了革新性的变化，虽在市政基础设施建设中的应用尚处于起步阶段、困难重重，但BIM的理念与技术在市政基础中的协同设计、碰撞检查、动态调整、三维评价的应用让工程建设及管理更为科学、合理、高效。

(2)信息化——本工程结构设计中，深入理解BIM理念，凸显了BIM中“I”的核心价值。

(3)软件、数据互通——综合实现多种软件的互导互通，充分实践了“BIM技术是通过一系列数据信息软件的交互来实现”的技术路线及应用理念。