BIM技術應用下公路工程設計的創(chuàng)新發(fā)展路徑分析

BIM技術應用下公路工程設計的創(chuàng)新發(fā)展路徑分析林杰

文章在分析傳統(tǒng)大路工程設計模式存在的問題、闡述BIM技術在大路工程設計中的應用優(yōu)勢的根底上，對BIM技術應用下的大路工程設計創(chuàng)新進展路徑綻開探究，以促進BIM技術在大路工程設計領域的高效應用，推動我國大路工程設計水平的不斷提升。

BIM技術;大路工程設計;創(chuàng)新進展路徑

U412.6A160564

0引言

大路工程建立是國家的重要宏觀戰(zhàn)略，其設計的科學性、合理性直接關系到地方經(jīng)濟的進展、影響著人們的日常出行?，F(xiàn)階段，大路工程設計主要采納基于CAD軟件的“3-2-3”設計模式，即通過CAD平面圖紙表達三維的設計創(chuàng)意，然后依據(jù)CAD圖紙創(chuàng)立三維模型。在此模式下，難免會存在設計意圖傳遞錯誤、空間信息喪失等一系列問題。而BIM技術，即建筑信息建模技術，能夠有效實現(xiàn)在三維空間的設計與協(xié)同，為現(xiàn)代大路設計模式的優(yōu)化帶來了新的啟發(fā)。

2023年7月，我國住房和城鄉(xiāng)建立部公布了《建筑信息模型施工應用標準》（GB/T51235-2023），其中對BIM是這樣解釋的：在建立工程設計及施工的全生命期內(nèi)，以數(shù)字化的方式表達建立工程的功能特征與物理特征，并以此為依據(jù)進展設計、施工、運營的過程與產(chǎn)生的結(jié)果的總稱[1]。BIM技術在大路工程設計中的應用，能夠通過其數(shù)字化的承載與可視化的表達，為大路工程設計各個環(huán)節(jié)的參加者供應仿真模擬與數(shù)據(jù)分析。但是受標準體系、支撐軟件、設計習慣等因素的影響，BIM技術在大路工程設計中的應用效果并不抱負，基于BIM技術的大路工程設計還需連續(xù)探究。

1BIM技術在大路工程設計中的應用現(xiàn)狀

相比建筑工程，大路工程往往具有線長、面廣、路基不規(guī)章、空間地理距離長等特點。因此，BIM技術在大路工程設計

中的應用，無法直接復制該技術在建筑工程設計中的勝利閱歷與技術路線，因此，現(xiàn)階段的大路工程設計仍以傳統(tǒng)的CAD設計方式為主。但是，當前已經(jīng)有大路工程設計人員嘗試在采納CAD進展平面設計的根底上，同步構(gòu)建BIM模型，通過“翻?！?，同樣能夠有效提升大路工程設計過程的溝通效率，提高整體設計質(zhì)量，也在肯定程度上推動了BIM技術在大路工程設計領域的正向進展。

隨著BIM技術在大路工程設計領域的應用、推廣，基于BIM技術的大路工程設計也獲得了長足進展，但是仍存在諸多問題亟待解決，詳細表現(xiàn)如下：

（1）針對大路工程中的多構(gòu)造對象，尚未形成系統(tǒng)化的建模方法。大路工程設計往往涉及多種構(gòu)造對象，如隧道、橋梁、道路、地形、交通指示設施等，針對不同的對象，應實行不同的建模方法。但是由于BIM技術在大路工程設計中的應用尚處于探究階段[2]，針對大路工程中的多構(gòu)造對象建模與整合方法，仍缺乏系統(tǒng)性梳理與討論。

（2）缺乏針對大路工程特點的模型感知方法討論。大路工程大多為線性工程，對大路工程設計的評價，需要從工程設計是否合理、交通是否適用、工期是否相符、本錢是否在可控范圍內(nèi)等多個角度考慮。因此，BIM技術在大路工程設計領域的高效應用，還需要依據(jù)大路工程的特點，對BIM感知與評價的優(yōu)化方法進展深入討論。

2BIM技術在大路工程設計領域的應用優(yōu)勢

BIM技術在大路工程設計領域的應用優(yōu)勢，詳細可從大路工程的特征以及BIM技術的先進性兩方面綻開分析。

（1）大路工程的特征。大路工程是典型的線性工程，具有點多、線長、面廣等特征。大路工程設計往往涵蓋了道路、隧道、橋梁、機電等多個專業(yè)，需要各個專業(yè)科學分工、相互合作。在大路工程設計時，還需要全面考慮大路沿線的地質(zhì)、地貌、水文、氣候等環(huán)境因素，設計附加信息較多。而BIM技術在大路工程設計中的應用，能夠為大路工程設計各個環(huán)節(jié)的參加者供應實體模擬與數(shù)據(jù)分析，從而有效提升大路工程設計的科學性、精確性。

（2）從BIM技術的先進性來看，利用BIM技術，對基于CAD的二維設計進展三維復核，能夠有效提升大路工程設計的精確性。BIM技術主要應用于大路工程設計的“翻?！杯h(huán)節(jié)，在基于CAD的平面設計中，由于設計習慣、技術限制等緣由，設計圖中難免會存在錯漏誤缺，從而增加設計變更率。而利用BIM模型對圖紙中存在的錯誤與缺乏進展復核，則能夠有效降低設計變更率，提升設計質(zhì)量。利用BIM技術，能夠快速估算工程量，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。依據(jù)質(zhì)量要求及工程規(guī)模，大路工程建立投資額動輒上億元，且在大路工程施工過程中，還會涉及大量的數(shù)據(jù)計算，如土方量計算等，這些都需要在設計環(huán)節(jié)中進展全面考慮。而利用BIM技術進展數(shù)據(jù)測算，可以依據(jù)設計方案快速測算出相關數(shù)據(jù)，從而

有效避開因測算方法不當造成的誤差，實現(xiàn)工程資源的優(yōu)化配置及大路建立本錢的合理掌握。通過BIM技術，對設計思路進展三維可視化表達，提升溝通效率。利用BIM技術對大路工程進展三維可視化設計，能夠有效避開大路工程工程各個環(huán)節(jié)的參加方由于對平面圖紙的理解誤差而導致決策失誤，從而提升大路建立決策的科學性。數(shù)字化成果交付，以數(shù)據(jù)為載體，為大路工程全生命周期的應用供應保障。借助BIM技術，能夠以三維設計信息模型的方式，向后期的施工、運維等環(huán)節(jié)交付、傳遞大路工程設計成果，有利于實現(xiàn)大路工程全生命周期的信息協(xié)同，促進BIM技術在大路工程全生命周期的應用進展。

3BIM應用下的大路工程設計創(chuàng)新進展路徑

3.1多構(gòu)造對象的BIM建模與整合

大路工程建立中包括道路、橋梁、隧道、地形等多種構(gòu)造對象。在BIM技術的應用下，需要依據(jù)不同BIM軟件的類型以及不同構(gòu)造對象的特點構(gòu)建相應的模型，并將全部的模型依據(jù)設計要求整合到統(tǒng)一的場景中。對此，本文以Autodesk軟件體系為討論對象，對大路工程設計中所涉及的多種構(gòu)造對象的建模、整合方法綻開系統(tǒng)梳理與討論。

3.1.1創(chuàng)立地形模型

依據(jù)電子地形圖、地形等高線等數(shù)據(jù)，構(gòu)建地形曲面模型;結(jié)合設計要求中的大路縱斷面、橫斷面、中心線等設計數(shù)據(jù)，進展道路裝配模型的構(gòu)建，從而創(chuàng)立出帶有多級放坡的大路曲面模型，為后續(xù)大路的選線以及土方量的測算供應精確性更高的地面模型。

3.1.2創(chuàng)立大路模型

創(chuàng)立大路模型即進展大路橫斷面、縱斷面的設計，在此過程中，要確保所設計的路面寬度、路基填挖方、大路放坡、各種附屬設施都要符合道路的實際狀況。Civil3D軟件能夠通過自定義的方式，自動化創(chuàng)立與真實地形模型相符的大路橫斷面、縱斷面模型，從而更加準確、真實地表達、反映所創(chuàng)立的道路，省去了設計中繪制大路橫斷面、縱斷面的環(huán)節(jié)。

3.1.3創(chuàng)立橋梁的參數(shù)族

在大路工程設計中，橋梁不僅構(gòu)造清楚，且各個構(gòu)件之間都有著明確功能。在大路工程全線建立中，往往會涉及多座橋梁建立，通過創(chuàng)立橋梁構(gòu)造的參數(shù)化模型，能夠?qū)崿F(xiàn)橋梁的快速建模與出圖。對此，可利用Revit軟件和Dvnamo軟件相結(jié)合的方式實現(xiàn)。首先，通過Revit軟件創(chuàng)立橋梁構(gòu)造的模型，然后利用Dvnamo軟件自動化創(chuàng)立各構(gòu)建功能的模型，同時還可以通過參數(shù)驅(qū)動，對橋梁構(gòu)件進展敏捷調(diào)整，更好地滿意用戶需求。此外，還可以在不同的橋梁設計中，復用通用族模型，從而能夠節(jié)約大量的模型創(chuàng)立時間。

3.1.4創(chuàng)立隧道模型

隧道模型創(chuàng)立方法與道路模型創(chuàng)立方法大同小異，在創(chuàng)立隧道模型時，需要依據(jù)設計要求，設置取棄土方工程量。對此，可通過Civil3D軟件與GIS軟件相結(jié)合的方式到達這一目的。首先通過Civil3D軟件創(chuàng)立一個不包含任何數(shù)據(jù)信息的三維隧道模型，然后結(jié)合利用GIS軟件所提取的地形數(shù)據(jù)，完成三維數(shù)據(jù)模型的創(chuàng)立。最終，基于三維數(shù)據(jù)模型，利用相應的地質(zhì)繪制軟件，完成專業(yè)地質(zhì)設計，生成隧道模型。

3.1.5多構(gòu)造對象的全線整合

在大路工程設計中，需要依據(jù)不同構(gòu)造對象的特點，利用相應的軟件，繪制、創(chuàng)立相應的BIM模型。由于不同軟件的數(shù)據(jù)格式、模型精度不同，從而難以在同一軟件中整合全部模型。因此，在整合模型時，需要將建好的模型轉(zhuǎn)化成通用格式，然后利用整合軟件對全部模型進展拼接、組合，將其整合到同一場景中。例如，可在Infraworks軟件中添加IMX格式文件和FBX格式文件，然后選擇適宜的坐標系，在Infraworks軟件中整合地面、路面以及橋梁的模型。此外，還可利用Infraworks軟件更改所創(chuàng)立好的道路模型的路面樣式，添加交通附屬設施，以確保所創(chuàng)立模型能夠最大限度地貼合實際狀況。

3.2審查設計方案

進入大路設計環(huán)節(jié)，應依據(jù)大路工程工程的設計要求，利用BIM模型，快速審查、優(yōu)化調(diào)整設計方案，對設計方案的可行性進展論證，降低設計誤差，節(jié)省設計本錢。

3.2.1碰撞檢測

利用BIM技術所具備的碰撞檢測功能，能夠有效檢查大路工程設計中所包含的各種設施、鋼筋、管線以及其他構(gòu)件的碰撞問題，為設計方案之間的比照供應幫助，從而實現(xiàn)設計空間的優(yōu)化布置。

3.2.2對關鍵構(gòu)件進展力學分析與驗證

在設計橋梁工程時，準確分析橋梁構(gòu)造的受力狀況，是保障大路工程建立質(zhì)量的關鍵所在。當前國內(nèi)比擬常見的驗證分析軟件主要包括Midas、Abaqus、Ansys等。例如，在應用Abaqus軟件時，首先可將BIM模型的格式轉(zhuǎn)換成FBX格式或者OBJ格式，然后將其導入Abaqus軟件中，將其進展整合，依據(jù)設計要求設置相應的邊界條件，對其進展模擬力學分析與驗證，并依據(jù)驗證結(jié)果，調(diào)整、優(yōu)化整體構(gòu)造，經(jīng)過反復的驗證、調(diào)整，形成最終的力學分析構(gòu)造，并將其傳遞至后期的施工、運維環(huán)節(jié)中，為其供應牢靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。

3.2.3顯式表達隱藏工程

在大路工程設計中，利用BIM技術能夠更加直觀地排查橋梁、隧道、排水井等隱藏工程，了解橋梁樁根底、承臺等施工信息。設計人員也可以通過BIM模型，從不同角度或斷面查看設計狀況，從而有效掌握大路工程設計的精準度，確保設計方案更好地效勞于施工、運維環(huán)節(jié)。

3.3三維可視化表達

BIM技術下的三維模型具有二維圖形遠遠無法比較的優(yōu)勢，不僅能夠更加直觀地傳遞學問信息，還可以通過對不同視角、剖切面、立面的設置，更加快速地調(diào)取相關信息，確保設計方案能夠更好地效勞于模型公布、匯報展現(xiàn)、施工交底等。

3.3.1設計方案比選

利用BIM技術，能夠在設計初期，進展對不同設計方案的快速建模與直觀比照，通過直觀化的三維模型展現(xiàn)，有效提升溝通效率，更加直觀地向甲方傳遞設計理念、表達設計效果。此外，還可以將BIM技術應用于不同設計方案進展三維比照、不同專業(yè)之間的協(xié)同檢查[3]、幫助專家評審等多個方面。

3.3.2提升施工交底效率

利用VR技術，即增加顯示技術，將二維施工圖紙增加顯示為三維模型，從而有效幫忙大路工程施工人員對二維圖紙的感知，拓展到三維圖形中。施工人員只需利用手機等設備掃描圖紙，就能夠觀看到相應的BIM模型，直觀地看到各種施工標注信息，從而提升設計意圖傳達的精確性，提升施工交底效率。

3.3.3實現(xiàn)設計數(shù)據(jù)的全生命周期傳遞

大路工程設計階段的BIM成果能夠傳遞到后續(xù)的施工、運維階段中，為大路工程的精細化施工以及智能建筑供應數(shù)據(jù)支撐。在設計階段，設計人員可依據(jù)大路工程的實際施工需求以及全生命周期的流轉(zhuǎn)需求，集成、整合各種模型與成果，以滿意大路工程設計數(shù)據(jù)全生命周期傳遞的要求。此外，將BIM技術應用于包括施工、運營與養(yǎng)護在內(nèi)的全生命周期，還可向設計階段有效反應涉及設計階段的相關問題，積存相關設計閱歷，從而提升大路工程全生命周期的治理效率。其全生命周期共享模型見圖1。

4結(jié)語

現(xiàn)階段，BIM技術在大路工程設計領域的應用與推廣，仍面臨諸多瓶頸問題有待解決。對此，本文結(jié)合BIM技術在大路工程設計中的應用逆境，在分析BIM技術在大路工程設計中應用優(yōu)勢的根底上，提出了BIM技術應用下的大路工程設計創(chuàng)新路徑，旨在為大路工程全生命周期治理供應數(shù)據(jù)根底，推動我國大路工程設計的高質(zhì)量進展。

[1]潘鵬飛，宋飛.BIM技術在西安外環(huán)高速大路設計中的探究與實踐[J].筑路機械與施工機械化，2023，37（12）：59-62，66.

[2]朱琳，麻成明，李賢統(tǒng)，等.BIM技術在大路設計中的應用與創(chuàng)新[J].工程建立與設計，2023（19）：85-89.

[3]歐佳佳，戴瑋.BIM技術在大路工程設計階段中應用討論[J].土木建筑工程信息技術，2023，12（4）：119-123.

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