BIM技术在公路工程设计中的应用研究

周京

摘 要：随着信息技术的飞速发展，BIM技术在公路工程设计中的应用越来越广泛，本文先论述了BIM技术在公路实际工作中的优势和发展，然后详细分析了BIM技术在公路工程设计中的应用要点，以期提高我国公路工程质量，保障公路运输安全。

关键词：BIM技术;公路设计;设计方案;建模

0 引言

利用BIM技术的作用，将其参与到公路工程设计中，不仅加强设计的准确性，还能弥补以往CAD设计的不足，这为决策者、设计者的工作奠定了坚实基础，所以，选择一套切实有效的与交通行业实际情况相一致的BIM技术，能够推动交通领域的发展。

1 BIM技术在公路实际工作中的优势和发展

1.1 可视化建模

BIM技术可以搜集多方信息并对这些信息进行整合，构建的三维模型和传统的图纸相比具有较大的优势，比传统图纸更形象的将设计细节展现在眼前。很多平面设计不能想象的局部细节，通过三维可视化模型可以很好的展现，能够使问题得到简化，将工程设计中遇到的问题更直观的体现出来。还可以将图纸中存在的不合理问题进行分析，从而加快工作进度并提高设计水平。

1.2 准确的工程量计算

公路工程在实际开展工程量计算工作的过程中，需要进行科学、合理的计算，这就需要对图表进行分析，从而将设计和实物建立有效连接，将具体位置做到精确度高，而且在设计过程中要对成本进行管控，选择合适的材料，避免出现浪费或其他不合理的情况出现。

1.3 优化性

公路工程在实际开展设计工作时，需要反复进行设计-修改-再设计这一过程，需要根据施工图纸内容以及现场的实际情况进行修改，优化后的模型能更直观地体现设计的专业性。在优化的过程中，可以及时发现初次设计中没有发现的问题。这就需要我们运用BIM技术，应用形象的三维动态效果，对从而选择最合理的设计施工方案。

1.4 模拟性

在设计过程中需要进行实物模拟，先根据实际情况设定具体的目标，工作人员根据主观感受和一定的标准，在计算机软件上模拟。模拟时尽量做到模型和场地实际情况一致，如果模拟过程中发现不合理之处，也可以进行优化和调整，从而提高设计水平，保证设计的准确性和直观性。

2 BIM 技术在公路工程设计中的应用

对BIM技术在公路设计中的高效建模、设计方案审查、工程量计算、可视化展示等关键技术与方法展开研究。

2.1 多结构对象的BIM建模与整合

公路工程在施工过程中要对模型进行构建，可能会遇到多种不同的结构对象，例如道路、桥梁、隧道、涵洞等，我们要根据具体的场景搭建不同的模型，要保证这些模型的精确度高，坐标位置准确，本文通过应用Autodesk软件进行BIM建模，对整个公路工程建设过程进行整合和分析，针对不同的场景设计不同的方案，并进行总结。

2.1.1 地形创建

地形创建要基于现代比较发达的计算机技术，利用电子地图以及地形点云等平台进行道路的纵断面横断面以及中心线装配，电子地图的应用可以根据网络云地图进行模型搭建，做到实时变化，地形点云的应用可以完成不同的道路曲线模型构件，为后续的土方计算和其他设计提供准确的地形模型。

2.1.2 道路模型自动创建

道路设计过程中，纵断面的设计是非常重要的一个环节，要根据实际道路的坡度以及路基挖方量情况和路面宽度等实际情况进行设计，通过Civil 3D自定义创建路面的横断面模型，此模型必须与真实的地形模型相一致，能够真实地反映道路的情况，如图1所示，在设计过程中将道路的横纵断面設计进行了简化。通过对道路集合设计基础数据以及地形数据的应用，实现对地面、道路、桥隧等内容实体模型进行准确描绘，随后再通过卫星以及航空数字影像来完成模型贴图这一过程，实现对公路虚拟空间的策划。

2.1.3 桥梁的参数化族构建

桥梁具有结构清晰以及构建功能明确等特征。进行桥梁模型结构建模的过程中，要根据实际情况合理的调整BIM参数，才能确保所得模型图准确。我们可以利用Dynamo软件，再结合Revit软件，通过这两个模型进行功能组合满足用户的特殊需求。对于工程构建的三位实体模型的模拟，能够实现对土石方开挖以及回填量的估计，并形成切实有效的土方调配图表，以此确定填挖距离，并且掌握移动土方的数量及方向，并找到取土坑以及弃土坑的准确方位，实现土方调配的合理性。利用这一方法，实现模型构建过程的简化，很大程度上提高了设计效率，节省了模型构建的时间。

2.1.4 隧道创建

隧道模型的构建，可以参照道路模型构件进行设计。在设计的过程中要特别注意弃土方量的需求，根据BIM模型进行合理的调整。我们可以利用GIS软件和civl3D软件，建立无数据信息的三维实体结构。在三维数据模型的基础上，再结合其他专业，例如地质探测，进行专业的地质需求设计，最后根据实际测量所得参数生成隧道模型，如图2所示。

2.1.5 全线整合

公路工程建设中，针对不同的构件对象，通过不同的软件进行BIM模型绘制与修改。由于每一个软件在实际操作时方法不同，所有软件不能对模型进行快速整合，需要通过模型转换为通用格式文件，进而进行软件之间的交互应用。通常情况下，桥梁模型会生成FBX格式的文件，而地形和道路曲面在软件中会生成IMX格式的文件。通过软件将其进行格式转换，选择合适的坐标系在Infraworks中生成模型，桥梁模型通过选择合适的道路曲面坐标与桥梁地形道路进行模型整合在Infraworks中，可以对道路和桥梁的具体断面形式和道路交通其他附属安全设施进行添加和修改，从而使工程设计的模型与实际情况更加吻合。

2.1.6 构建景观绿化模型

工程道路設计完成之后，后期的景观绿化也具有非常重要的意义，这对于道路的城市容貌优化以及道路安全交通具有重要影响。所以BIM技术对于绿化模型的设计应该加重景观绿化的比例并注重其时效性，通过可视化的景观绿化对绿化的场地布置以及时间安排上进行合理的调整，在实际工程建设中节省成本。

3 设计方案审查

3.1 碰撞检测

在进行设计时，按照项目部位的不同，很容易会产生冲突，面对这一情况，可通过沟通进行解决，同时这种碰撞沟通可分为硬碰撞以及软碰撞两种。对于系统而言，图纸从二维向维的转变，适合所有专业，利用对软件内部的设置，并明确各个环节之间的逻辑关系，通过BIM技术的作用，充分地运用检测功能，实现对钢筋、预应力、桥梁设施、隧道管线及其他构件相关问题的检查，并从中选择一个最佳的方案，实现空间布置最合理化。

3.2 关键构件力学分析与验证

在进行公路工程设计的过程中，了解到要保证工程最终完成的质量，对结构的受力分析的结果是非常关键的，现如今，我国常用的分析软件包括了Abaqus、Midas、ANSYS 等。本文以Abaqus 软件为例，首先需要将BIM模型进行转换，将其格式以FBX格式在Abaqus中体现出来，通过不同的构建对象模型，组合而成一个模型整体，并按照具体的要求对边界条件进行确定，向其中增加对应的荷载工况，并对模型网络进行划分实现计算，按照得出的结果对整体结构进行完善，最终得到一个可靠的力学分析数据，与计算模型结合，保证后期施工以及运行维护的有效运行。

3.3 隐蔽工程显式表达

在公路工程中，在其中应用BIM技术，对于桥梁、隧道、道路排水沟等隐蔽工程进行直观排查，特别是桥梁的桩基础、承台等施工数据，设计人员能够从立体的角度，多方位对其进行观察，保证设计的有效性。利用BIM技术的作用，更好地对沿线所涉及到地下隐蔽工程信息进行收集，为后期工程的施工以及运行维护提供有力的支持。

4 结语

公路工程建设中，BIM技术应用主要通过设计、施工、运行和维护等方面体现。在公路工程设计中，充分利用BIM技术，有助于提高公路工程设计水平和施工质量，方便后期养护管理。但是从目前的应用情况来看，充分发挥BIM技术的作用还需要一定时间，设计人员需加强这方面的研究和探索，并充分利用其优势，以促进公路工程设计整体水平的提升。

参考文献：

[1]何晓君.BIM技术在公路设计中的应用价值研究[J].公路交通科技（应用技术版），2018（8）：85-87.

[2]金尔仲.BIM技术在市政道路设计中的应用研究[J].江西建材，2016，42（15）：141-142.

[3]孙建诚，李永鑫，王新单.BIM技术在公路设计中的应用[J].重庆交通大学学报（自然科学版），2017，36（11）：23-27.