市政快速路BIM正向設(shè)計應(yīng)用研究

張碩

市政快速道路與民生問題密切相關(guān)的，直接關(guān)乎到人們的交通出行安全性，因此，做好市政快速路的設(shè)計具有重要意義?，F(xiàn)階段，在市政快速路的設(shè)計中，BIM正向設(shè)計技術(shù)是常用的設(shè)計手段之一，也是確保設(shè)計方案效果的重要基礎(chǔ)條件。

1 工程概況

某市政快速路工程位于繁華路段，人口密度與路網(wǎng)密度較大，并且地下管線范圍較廣，且十分繁瑣復(fù)雜。所以，為了提高城市出行效率，需要對該市政道路進(jìn)行改造。該改造路段長度為10.3千米，涵蓋了路面、橋梁、綜合管廊、景觀等等內(nèi)容，該工程的快速路改造設(shè)計方案為主路施工與輔路施工相結(jié)合的方式，主路通行速度為70km/h，輔路的通行速度為50km/h。在該快速道路中，大部分都是地面形式的快速路，小范圍使用高架形式，主路的車道為雙向六車道，輔路的車道為雙向六車道。

2 關(guān)于市政快速路BIM正向設(shè)計的應(yīng)用分析

2.1 主路S-1處使用BIM正向設(shè)計

運用BIM正向設(shè)計技術(shù)，可以很好地利用3D可視化技術(shù)還原施工現(xiàn)場場景，然后進(jìn)行模擬展示，便于開展下一個路線的設(shè)計工作。在本工程項目中，主要使用的技術(shù)是無人機(jī)傾斜測量攝影技術(shù)，并在沿線布設(shè)58個高清度像控點，然后進(jìn)行信息的采集，再使用三維實景建模軟件建立實景道路的模型，最終達(dá)到1：1000的地形圖精度，真實反映道路的現(xiàn)狀、外觀、位置等等。

該工程使用空中三角測量，然后生成真實、形象的三維實景模型，并且可以直接將模型中各類數(shù)據(jù)、參數(shù)進(jìn)行提取，例如外觀、地形、坐標(biāo)、高程點、等高線等等，便于開展設(shè)計中的修改與完善工作。

其次，在OpenRoads Designer軟件的使用中，先導(dǎo)入我國市政道路相關(guān)的設(shè)計準(zhǔn)則及規(guī)范，然后結(jié)合道路地形的特征進(jìn)行整體道路的建模。其設(shè)計的流程和原理是：首先利用測得的地形數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入形成準(zhǔn)確的實景模型，其次根據(jù)現(xiàn)有路線及改建規(guī)劃建立道路線形，根據(jù)對道路的車流量進(jìn)行預(yù)估計算，算出車道數(shù)量;接著利用軟件橫斷面編輯器生出橫斷面模板，然后利用BIM技術(shù)，進(jìn)行3D道路模型構(gòu)建，完整精確的建立整體線路。

2.2 主路S-1路段標(biāo)準(zhǔn)縱斷面設(shè)計

對于縱斷面設(shè)計，OpenRoadsDesigner軟件仍然是首選軟件，其設(shè)計的依據(jù)主要是勘測測得的地基斷面數(shù)據(jù)，然后將收集到的斷面數(shù)據(jù)建立分層路基模型，最后根據(jù)道路施工現(xiàn)場的現(xiàn)狀，將路基層數(shù)進(jìn)行合理的分割，一方面滿足設(shè)計效果的需求，另一方面滿足施工的需求。

其次，按主路S-1段路段路線里程，應(yīng)用橫斷面模板形成三維模型，同時進(jìn)行模板編輯、同步，路廊對象管理，點控制、參數(shù)約束等多種形式，實現(xiàn)道路的多種變化?？梢栽?D三維模型上直接看出主路、輔路之間的關(guān)系及呈現(xiàn)形式，并且可以對橫斷面實施動態(tài)查看效果圖及數(shù)據(jù)的操作，從而便于后期收集整體工程量進(jìn)行報表的制作。

此外，對于設(shè)計S-1路段中的交叉路口位置的時候，繼續(xù)使用OpenRoadsDesigner軟件，以實現(xiàn)在輔路的表面進(jìn)行主路縱斷面的真實投影的作用和效果。在進(jìn)行設(shè)計的過程中，需要注意設(shè)計的兩條路線路口都需要保持平交狀態(tài)。在完成了對于路口的設(shè)計之后，需要將該設(shè)計進(jìn)行保存，然后利用粘貼復(fù)制的方式對其他交叉路口進(jìn)行同步的設(shè)計與繪制，從而實現(xiàn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，大幅度提升設(shè)計質(zhì)量與效率。如果，設(shè)計的快速路路口十分復(fù)雜，對于部分結(jié)構(gòu)的連接處、高程數(shù)據(jù)設(shè)計、寬度數(shù)據(jù)設(shè)計需格外注意。

2.3 橋梁立交模型設(shè)計

對于橋梁立交模型設(shè)計，主要使用的是OpenBridge Modeler參數(shù)化技術(shù)，進(jìn)行橋梁相關(guān)的參數(shù)化數(shù)據(jù)庫搭建。然后，對道路中的橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計和模型的搭建。

由于我國的快速路橋梁一般都是互通式的結(jié)構(gòu)形式，上部結(jié)構(gòu)為鋼箱梁、鋼混組合梁等形式。下部結(jié)構(gòu)為花瓶墩等形式。并且，通常情況下，高架兩邊會有較大的建筑物，交通量與人流量也非常大。所以，一旦開始進(jìn)行快速路施工，那么也會對該區(qū)域道路的正常通行造成一定的影響。所以，為了盡可能減少對交通出行造成的不利影響，需要對高橋進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)跨徑、梁場預(yù)制設(shè)計。但是，如果是對大跨徑梁段進(jìn)行施工，那么不能使用預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)，因此采用可視化三維設(shè)計后可以有效預(yù)估實際施工中遇到的問題，以便在設(shè)計階段及時規(guī)避顯得十分重要。

利用OpenBridgeModeler設(shè)計軟件，進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)的橫斷面模板橋梁路廊設(shè)計工作，并且建立可視化的3D模型，并且進(jìn)行詳細(xì)的橋梁數(shù)據(jù)報表統(tǒng)計工作。其次，對于橋梁上部結(jié)構(gòu)中的鋼筋、混凝土、懸澆橋梁等等部位設(shè)計成透視化的3D模型，并且對參數(shù)進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計約束，以實現(xiàn)靈活調(diào)整寬度、高度的模式。此外，也可以利用連續(xù)梁、簡支梁進(jìn)行布梁的設(shè)計，并且在DGN模型中將橋梁的各類信息進(jìn)行添加，實現(xiàn)數(shù)字化移交的效果。最后，當(dāng)對整體的橋梁上部結(jié)構(gòu)有了基本的構(gòu)思后，接下來就是明確各個墩臺的具體位置，例如道路的橋墩、欄桿等地方，以形成全面、完善的橋梁立交3D模型。

2.4 快速路的附屬設(shè)施的相關(guān)設(shè)計

在運用BIM正向設(shè)計的時候，主要是將道路、橋梁、橋墩、高架、兩側(cè)景觀、路牌、信號燈、車道、標(biāo)識標(biāo)牌等內(nèi)容融入到信息庫中，然后使用3D技術(shù)進(jìn)行立體設(shè)計和展示，不僅僅是平面的展示，立面、內(nèi)切面、斷切面也可以直觀明了地查看。

對于本文中的案例，該項目地處交通要道，周邊的道路較多，路線十分復(fù)雜。因此，在進(jìn)行設(shè)計的時候，一方面需要滿足快速路的交通出行功能，另一方面就是要體現(xiàn)我國城鎮(zhèn)化的發(fā)展趨勢，盡可能預(yù)留后期拓展與衍生的空間。并且可以利用LumenRT技術(shù)，實現(xiàn)對道路兩側(cè)的綠植景觀帶的美化效果。

2.5 對設(shè)計的校審

基于本案項目，對設(shè)計的校審主要使用的是Navigator專業(yè)設(shè)計軟件，并且對各個模塊的軟件開發(fā)包進(jìn)行質(zhì)量檢查，在使用Navigator軟件進(jìn)行設(shè)計校審的時候，主要會進(jìn)行兩類測試：第一類為靜態(tài)碰撞檢查;第二類為動態(tài)碰撞檢查。對于靜態(tài)碰撞檢查，主要是利用不一樣的軟件模塊進(jìn)行軟件開發(fā)包的信息技術(shù)整合，然后再進(jìn)行碰撞檢查。而對于動態(tài)碰撞檢查，主要是以動態(tài)化的動畫模式，模擬車輛在道路的行駛狀態(tài)，結(jié)合道路橋梁的凈空檢查，通過運動軌跡線進(jìn)行動態(tài)移動檢查。

3 結(jié)語

綜上，在進(jìn)行市政快速路設(shè)計的時候，運用BIM技術(shù)，可以很好地對現(xiàn)場進(jìn)行3D模型展示，通過立體化的模型，可以直觀觀察快速路的設(shè)計是否符合實際情況，并且發(fā)現(xiàn)存在的問題，然后及時進(jìn)行設(shè)計修正，保障了快速路設(shè)計方案的合理性與可行性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 方立中.BIM技術(shù)在城市道路設(shè)計中的應(yīng)用研究[J].計算機(jī)產(chǎn)品與流通，2017（08）.

[2] 洪陳，錢如南，柏魯甬.BIM在城市道路設(shè)計中的應(yīng)用研究[J].城市建筑，2016（23）.

[3] 袁杰.淺談BIM技術(shù)在城市道路設(shè)計中的應(yīng)用[J].中國標(biāo)準(zhǔn)化，2018（12）.

（作者單位：湖北省工程設(shè)計研究院有限公司）