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BIM技术在公路设计行业应用
发布日期：2017-12-05 15:55:13 浏览次数：2459
BIM技术在公路设计行业应用
朱明 肖春红
摘 要： 随着近年来我国基础设施建设的飞速发展，城镇化进程的逐步推进，交通运输行业面临越来越严峻的挑战：项目规划的科学性和合理性要求；降低工程造价和节能减排的新要求；项目建设的难度和复杂度；运营维护的难度和管理的复杂度。交通运输行业传统的规划、设计、建造和管理模式已经无法满足新形势的发展要求，而计算机与信息化技术近几年的飞速发展，为以上行业的问题和挑战提供了全新的解决思路，也为智慧交通的发展带来了新的契机。而在众多信息化技术解决方案中，建筑信息模型（BIM）是目前行业最为热门的讨论话题。朱明 肖春红
关键词 Civil3D，Infraworks，路基，横断面，纵断面设计，路线
1前言
建筑信息模型（Building information modeling）简称BIM技术，是本世纪初出现的一种全新工程技术手段，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。以BIM为核心理念的三维数字化设计技术和三维协同理念的出现，给工程建设行业，尤其是设计企业的生产率的提升提供了新的驱动力。先进的三维设计技术和集成的全生命周期项目信息，可以帮助企业更准确、有效的控制勘测设计过程，进而对工程系统的运行状态、性能和外观进行全面的可视化仿真与模拟分析，极大优化项目质量、缩短项目周期和成本，同时，基于BIM的设计流程也为数字化施工和运营维护的科学化管理提供全面而广泛的数据基础，该技术在项目的规划、设计、施工和运营维护阶段具有广泛的应用空间。
2 BIM技术公路设计行业应用思路
BIM设计相关平台较多，根据公路设计的特点，本文以Civil3D软件为BIM软件平台，结合传统公路设计相关流程以及BIM设计相关理念，并通过攀枝花西渔路高速公路工程项目实践，总结如下应用思路。
图1 BIM实践流程
图2 实践项目
2.1三维数字地形模型的建立与分析三维数字地形模型是BIM设计的基础，相关的土木工程BIM模型必须建立在三维数字地形模型基础之上。创建三维数字地形模型的数据源包括测量文本点、三维等高线、DEM文件、tiff文件等高程数据。通过三维地形模型的创建可以直观地反映项目所在位置的地形地貌，同时，对于测量错误的一些点也可以直观反映出来。
数字地形模型建立好以后，可以进行相关的分析，如高程分析、坡度分析、方向分析、汇水流域分析等，分析图例和高程数据参数存在关联关系，可保持实时更新。分析模型的建立有助于工程技术人员进行设计方案拟定。
图3 高程分析
2.2路线平面、纵断面设计在Civil3D软件中，提供了多种路线创建方式，包括通过已有的CAD对象创建路线、通过CAD图元拟合创建路线、通过Civil3D特有的路线布局工具创建路线。本项目使用通过路线布局工具创建路线。通过路线布局工具实现了创建公路设计常见的特殊形状路线，如S型曲线、回头曲线等线型的绘制工作。
在项目实践过程中，我们应用路线的布局全景视图对相关路线参数进行修改，包括路线相关图元类型、图元起止桩号、长度、半径等参数。几何图形和布局全景视图修改的数据是相互关联，在路线设计时，可实现几何图形和参数的动态更新。路线全景视图的应用有助于对路线参数进行快速修改调整，提高设计效率。
根据我院设计习惯，在Civil3D软件模板基础上对路线样式和标签样式进行了自定义，确保平面路线、纵断面、标签样式符合二维出图习惯。
图4 路线
路线创建完成后，可以根据路线自动创建包含地面线的纵断面图。在纵断面图的基础上，创建所需的设计纵断面。与路线的调整方式相同，设计纵断面可以通过几何图形和布局全景视图两种方式进行修改，纵断面标签的添加和路线标签添加修改方式相同。
图5 纵断面设计
2.3 路基标准横断面设计路基标准横断面在Civil3D中叫做装配，装配是由一系列的部件组成，可以将部件理解为带有参数和逻辑判断能力的构件，部件是由点、连接、形状三部分组成，通常组成部件的点、连接可设置相关参数，包括尺寸参数和逻辑关系判断。Civil3D本身自带的部件不能完全满足项目设计需要，因此，在项目初期，根据项目实际需要，通过Subassembly Composer自定义了部分部件，由这些部件组合，形成道路路基标准横断面，也就是Civil3D的装配。
2.4道路模型生成
项目路线平面、设计纵断面、标准横断面设计完成以后，设定好相关的判断条件，如桥梁断面、边坡判断、加宽等条件以后，我们创建出道路模型。组成部件的点将形成道路模型中的要素线，而部件的连接将生成道路模型横向连接。对部件或者道路模型中的点代码、连接代码可以设置材质甚至相关标签。点代码和连接代码标签的设置有助于对生成的横断面图进行快速标签添加。
图6 Civil3D道路模型
2.5相关图表成果生成
道路模型创建完成后，根据道路中心线设置采样区间，可以自动生成项目所需的横断面图，根据部件中所设置的点代码标签和连接代码标签，完成标注的自动生成。
图7 Civil3D道路模型
与此同时，根据道路路线平面、纵断面、横断面，可以自动进行总体积计算以及道路相关部件体积计算，生成总体积表、立缘石体积表、基层体积表等图表。3 结论
通过攀枝花西渔路高速公路工程BIM实践，我们看到，通过BIM技术可以实现路线平面、设计纵断面、设计横断面、道路模型、横断面图相互关联，这种一处更新，处处更新的构架帮助公路设计人员快速实现方案比选和方案调整。同时，减少手动的修改，有效避免了错改漏改情况的发生，提高了设计效率和设计品质。设计阶段的三维BIM信息模型将设计阶段的信息延伸至施工甚至运维阶段，贯穿项目的全生命周期。BIM技术是交通设计行业与前沿的IT技术，如移动互联、云计算、物联网、大数据结合的基础，BIM技术的应用也必将持续地引领着工程建设行业技术与流程的变革。
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