周京

摘 要：隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，BIM技術(shù)在公路工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用越來越廣泛，本文先論述了BIM技術(shù)在公路實(shí)際工作中的優(yōu)勢和發(fā)展，然后詳細(xì)分析了BIM技術(shù)在公路工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用要點(diǎn)，以期提高我國公路工程質(zhì)量，保障公路運(yùn)輸安全。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);公路設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)方案;建模

0 引言

利用BIM技術(shù)的作用，將其參與到公路工程設(shè)計(jì)中，不僅加強(qiáng)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，還能彌補(bǔ)以往CAD設(shè)計(jì)的不足，這為決策者、設(shè)計(jì)者的工作奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，所以，選擇一套切實(shí)有效的與交通行業(yè)實(shí)際情況相一致的BIM技術(shù)，能夠推動(dòng)交通領(lǐng)域的發(fā)展。

1 BIM技術(shù)在公路實(shí)際工作中的優(yōu)勢和發(fā)展

1.1 可視化建模

BIM技術(shù)可以搜集多方信息并對(duì)這些信息進(jìn)行整合，構(gòu)建的三維模型和傳統(tǒng)的圖紙相比具有較大的優(yōu)勢，比傳統(tǒng)圖紙更形象的將設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)展現(xiàn)在眼前。很多平面設(shè)計(jì)不能想象的局部細(xì)節(jié)，通過三維可視化模型可以很好的展現(xiàn)，能夠使問題得到簡化，將工程設(shè)計(jì)中遇到的問題更直觀的體現(xiàn)出來。還可以將圖紙中存在的不合理問題進(jìn)行分析，從而加快工作進(jìn)度并提高設(shè)計(jì)水平。

1.2 準(zhǔn)確的工程量計(jì)算

公路工程在實(shí)際開展工程量計(jì)算工作的過程中，需要進(jìn)行科學(xué)、合理的計(jì)算，這就需要對(duì)圖表進(jìn)行分析，從而將設(shè)計(jì)和實(shí)物建立有效連接，將具體位置做到精確度高，而且在設(shè)計(jì)過程中要對(duì)成本進(jìn)行管控，選擇合適的材料，避免出現(xiàn)浪費(fèi)或其他不合理的情況出現(xiàn)。

1.3 優(yōu)化性

公路工程在實(shí)際開展設(shè)計(jì)工作時(shí)，需要反復(fù)進(jìn)行設(shè)計(jì)-修改-再設(shè)計(jì)這一過程，需要根據(jù)施工圖紙內(nèi)容以及現(xiàn)場的實(shí)際情況進(jìn)行修改，優(yōu)化后的模型能更直觀地體現(xiàn)設(shè)計(jì)的專業(yè)性。在優(yōu)化的過程中，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)初次設(shè)計(jì)中沒有發(fā)現(xiàn)的問題。這就需要我們運(yùn)用BIM技術(shù)，應(yīng)用形象的三維動(dòng)態(tài)效果，對(duì)從而選擇最合理的設(shè)計(jì)施工方案。

1.4 模擬性

在設(shè)計(jì)過程中需要進(jìn)行實(shí)物模擬，先根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定具體的目標(biāo)，工作人員根據(jù)主觀感受和一定的標(biāo)準(zhǔn)，在計(jì)算機(jī)軟件上模擬。模擬時(shí)盡量做到模型和場地實(shí)際情況一致，如果模擬過程中發(fā)現(xiàn)不合理之處，也可以進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，從而提高設(shè)計(jì)水平，保證設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和直觀性。

2 BIM 技術(shù)在公路工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

對(duì)BIM技術(shù)在公路設(shè)計(jì)中的高效建模、設(shè)計(jì)方案審查、工程量計(jì)算、可視化展示等關(guān)鍵技術(shù)與方法展開研究。

2.1 多結(jié)構(gòu)對(duì)象的BIM建模與整合

公路工程在施工過程中要對(duì)模型進(jìn)行構(gòu)建，可能會(huì)遇到多種不同的結(jié)構(gòu)對(duì)象，例如道路、橋梁、隧道、涵洞等，我們要根據(jù)具體的場景搭建不同的模型，要保證這些模型的精確度高，坐標(biāo)位置準(zhǔn)確，本文通過應(yīng)用Autodesk軟件進(jìn)行BIM建模，對(duì)整個(gè)公路工程建設(shè)過程進(jìn)行整合和分析，針對(duì)不同的場景設(shè)計(jì)不同的方案，并進(jìn)行總結(jié)。

2.1.1 地形創(chuàng)建

地形創(chuàng)建要基于現(xiàn)代比較發(fā)達(dá)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，利用電子地圖以及地形點(diǎn)云等平臺(tái)進(jìn)行道路的縱斷面橫斷面以及中心線裝配，電子地圖的應(yīng)用可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)云地圖進(jìn)行模型搭建，做到實(shí)時(shí)變化，地形點(diǎn)云的應(yīng)用可以完成不同的道路曲線模型構(gòu)件，為后續(xù)的土方計(jì)算和其他設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的地形模型。

2.1.2 道路模型自動(dòng)創(chuàng)建

道路設(shè)計(jì)過程中，縱斷面的設(shè)計(jì)是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，要根據(jù)實(shí)際道路的坡度以及路基挖方量情況和路面寬度等實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過Civil 3D自定義創(chuàng)建路面的橫斷面模型，此模型必須與真實(shí)的地形模型相一致，能夠真實(shí)地反映道路的情況，如圖1所示，在設(shè)計(jì)過程中將道路的橫縱斷面設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡化。通過對(duì)道路集合設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及地形數(shù)據(jù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)地面、道路、橋隧等內(nèi)容實(shí)體模型進(jìn)行準(zhǔn)確描繪，隨后再通過衛(wèi)星以及航空數(shù)字影像來完成模型貼圖這一過程，實(shí)現(xiàn)對(duì)公路虛擬空間的策劃。

2.1.3 橋梁的參數(shù)化族構(gòu)建

橋梁具有結(jié)構(gòu)清晰以及構(gòu)建功能明確等特征。進(jìn)行橋梁模型結(jié)構(gòu)建模的過程中，要根據(jù)實(shí)際情況合理的調(diào)整BIM參數(shù)，才能確保所得模型圖準(zhǔn)確。我們可以利用Dynamo軟件，再結(jié)合Revit軟件，通過這兩個(gè)模型進(jìn)行功能組合滿足用戶的特殊需求。對(duì)于工程構(gòu)建的三位實(shí)體模型的模擬，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)土石方開挖以及回填量的估計(jì)，并形成切實(shí)有效的土方調(diào)配圖表，以此確定填挖距離，并且掌握移動(dòng)土方的數(shù)量及方向，并找到取土坑以及棄土坑的準(zhǔn)確方位，實(shí)現(xiàn)土方調(diào)配的合理性。利用這一方法，實(shí)現(xiàn)模型構(gòu)建過程的簡化，很大程度上提高了設(shè)計(jì)效率，節(jié)省了模型構(gòu)建的時(shí)間。

2.1.4 隧道創(chuàng)建

隧道模型的構(gòu)建，可以參照道路模型構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過程中要特別注意棄土方量的需求，根據(jù)BIM模型進(jìn)行合理的調(diào)整。我們可以利用GIS軟件和civl3D軟件，建立無數(shù)據(jù)信息的三維實(shí)體結(jié)構(gòu)。在三維數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上，再結(jié)合其他專業(yè)，例如地質(zhì)探測，進(jìn)行專業(yè)的地質(zhì)需求設(shè)計(jì)，最后根據(jù)實(shí)際測量所得參數(shù)生成隧道模型，如圖2所示。

2.1.5 全線整合

公路工程建設(shè)中，針對(duì)不同的構(gòu)件對(duì)象，通過不同的軟件進(jìn)行BIM模型繪制與修改。由于每一個(gè)軟件在實(shí)際操作時(shí)方法不同，所有軟件不能對(duì)模型進(jìn)行快速整合，需要通過模型轉(zhuǎn)換為通用格式文件，進(jìn)而進(jìn)行軟件之間的交互應(yīng)用。通常情況下，橋梁模型會(huì)生成FBX格式的文件，而地形和道路曲面在軟件中會(huì)生成IMX格式的文件。通過軟件將其進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，選擇合適的坐標(biāo)系在Infraworks中生成模型，橋梁模型通過選擇合適的道路曲面坐標(biāo)與橋梁地形道路進(jìn)行模型整合在Infraworks中，可以對(duì)道路和橋梁的具體斷面形式和道路交通其他附屬安全設(shè)施進(jìn)行添加和修改，從而使工程設(shè)計(jì)的模型與實(shí)際情況更加吻合。

2.1.6 構(gòu)建景觀綠化模型

工程道路設(shè)計(jì)完成之后，后期的景觀綠化也具有非常重要的意義，這對(duì)于道路的城市容貌優(yōu)化以及道路安全交通具有重要影響。所以BIM技術(shù)對(duì)于綠化模型的設(shè)計(jì)應(yīng)該加重景觀綠化的比例并注重其時(shí)效性，通過可視化的景觀綠化對(duì)綠化的場地布置以及時(shí)間安排上進(jìn)行合理的調(diào)整，在實(shí)際工程建設(shè)中節(jié)省成本。

3 設(shè)計(jì)方案審查

3.1 碰撞檢測

在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，按照項(xiàng)目部位的不同，很容易會(huì)產(chǎn)生沖突，面對(duì)這一情況，可通過溝通進(jìn)行解決，同時(shí)這種碰撞溝通可分為硬碰撞以及軟碰撞兩種。對(duì)于系統(tǒng)而言，圖紙從二維向維的轉(zhuǎn)變，適合所有專業(yè)，利用對(duì)軟件內(nèi)部的設(shè)置，并明確各個(gè)環(huán)節(jié)之間的邏輯關(guān)系，通過BIM技術(shù)的作用，充分地運(yùn)用檢測功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼筋、預(yù)應(yīng)力、橋梁設(shè)施、隧道管線及其他構(gòu)件相關(guān)問題的檢查，并從中選擇一個(gè)最佳的方案，實(shí)現(xiàn)空間布置最合理化。

3.2 關(guān)鍵構(gòu)件力學(xué)分析與驗(yàn)證

在進(jìn)行公路工程設(shè)計(jì)的過程中，了解到要保證工程最終完成的質(zhì)量，對(duì)結(jié)構(gòu)的受力分析的結(jié)果是非常關(guān)鍵的，現(xiàn)如今，我國常用的分析軟件包括了Abaqus、Midas、ANSYS 等。本文以Abaqus 軟件為例，首先需要將BIM模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將其格式以FBX格式在Abaqus中體現(xiàn)出來，通過不同的構(gòu)建對(duì)象模型，組合而成一個(gè)模型整體，并按照具體的要求對(duì)邊界條件進(jìn)行確定，向其中增加對(duì)應(yīng)的荷載工況，并對(duì)模型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行劃分實(shí)現(xiàn)計(jì)算，按照得出的結(jié)果對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行完善，最終得到一個(gè)可靠的力學(xué)分析數(shù)據(jù)，與計(jì)算模型結(jié)合，保證后期施工以及運(yùn)行維護(hù)的有效運(yùn)行。

3.3 隱蔽工程顯式表達(dá)

在公路工程中，在其中應(yīng)用BIM技術(shù)，對(duì)于橋梁、隧道、道路排水溝等隱蔽工程進(jìn)行直觀排查，特別是橋梁的樁基礎(chǔ)、承臺(tái)等施工數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)人員能夠從立體的角度，多方位對(duì)其進(jìn)行觀察，保證設(shè)計(jì)的有效性。利用BIM技術(shù)的作用，更好地對(duì)沿線所涉及到地下隱蔽工程信息進(jìn)行收集，為后期工程的施工以及運(yùn)行維護(hù)提供有力的支持。

4 結(jié)語

公路工程建設(shè)中，BIM技術(shù)應(yīng)用主要通過設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行和維護(hù)等方面體現(xiàn)。在公路工程設(shè)計(jì)中，充分利用BIM技術(shù)，有助于提高公路工程設(shè)計(jì)水平和施工質(zhì)量，方便后期養(yǎng)護(hù)管理。但是從目前的應(yīng)用情況來看，充分發(fā)揮BIM技術(shù)的作用還需要一定時(shí)間，設(shè)計(jì)人員需加強(qiáng)這方面的研究和探索，并充分利用其優(yōu)勢，以促進(jìn)公路工程設(shè)計(jì)整體水平的提升。

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