BIM技术在道路工程设计中的应用分析

BIM技术在道路工程设计中的应用分析

李百祥

身份证号：450512199010020070   广西祥业建设工程有限公司    533000

摘要：国家经济的飞速发展，提高了城市整体的发展水平，也促进了道路工程和相关基础设施的完善。无论是满足城市经济发展要求，还是缓解城市人口增多带来的压力，都必须积极推动道路工程建设，优化道路设计，从而保证交通出行有效性。把BIM技术应用到道路设计当中，是目前提高设计质量的重要举措，同时也能够发现和弥补道路设计当中存在的漏洞，发挥仿真模拟在设计工作当中的独特优势，提高设计效率与整体质量，为打造高水平道路工程提供有力支持。

关键词：BIM技术；道路工程设计；应用分析

引言

基于BIM技术所搭建的3D信息模型，为道路工程设计人员提供了一个良好的信息交流平台。其不仅可明显减少设计问题及设计漏洞，保障工程质量，还可以充分发挥技术优势，提高道路工程设计与施工阶段之间的便利性[1]。目前，BIM技术已广泛应用在道路工程设计的全过程中。如BIM技术在道路工程造价中的应用，可实现自动化输出功能[2]。通过相关软件，对道路工程中的3D路线设计、路基路面模型以及快速道路建模等进行设计优化，进而为BIM技术在道路工程中的应用提供更加便利的条件。

1BIM技术的特征

BIM技术是建筑信息模型，通过构建数字化三维模型的方式，可以对项目相关各方对项目设计、建设、运营等整个生命周期的施工方案、进度等信息开展有效管理的技术手段。该技术的特征包括：

一是可视化特征。通过对BIM技术进行有效运用，可以把抽象线条转化成为具体形象的设计图，把原本二维设计转化成为三维立体设计，进而给设计人员开展可视化设计提供技术支持和保障。传统设计虽也能把线条设计用图形体现出来，不过BIM技术支持下的可视化是结合给定数据自动生成的，能够获得更为直观和立体的视觉反馈。

二是协调性特征。BIM技术实际上是建筑信息模型，能够对设计单位、施工单位、业主等关系进行优化协调。不过传统方法在协调性方面存在一定不足，往往是在出现问题之后才给予一定的解决与补救方案。BIM技术在实际应用当中可以协调各方关系，也能够提前发现和总结容易出现的问题，得到相应协调数据。

三是模拟性特征。BIM技术能够实现仿真模拟，因而借助模型把工程设计和施工的相关情况体现出来。

四是共享性特征。在项目实施环节不同专业人员在施工工序方面是具有差异的，为了促进信息的高效率流转交流，就必须确保信息共享路径顺畅。BIM技术能够在同样的模型之下，对各种信息进行有效创建与修正，因而能够流畅流通于不同参与者，也便于对项目的实施管理，及时发现并且处理问题，保证专业协作有效性。

五是关联性特征。信息关联性是便于管理者管理项目的有效渠道，通过对BIM技术进行有效应用，可以进一步密切信息关联性，便于后期的模型修改与调整。

2BIM技术在道路工程设计中的应用流程分析

道路设计具有复杂性、交互性强、系统性的特点，其设计过程涉及各专业设计内容、道路平纵横设计等设计成果的输出。BIM技术下的设计流程与传统的模式几乎一致，易于设计人员接受。其设计流程为：首先是对相关的数据资料进行整合分析，包括业主需求、整体规划和现场勘察资料等。然后，对道路平纵横的设计方案进行规划。在调控因素的影响下，有效规避不确定因素，进行道路平纵和横断面的搭配设计，保障路线的美观和经济实用，同时为其他专业提供完整的基础条件。各专业间能够保障数据的合理矫正，并进行交互设计，最后汇总最终的设计成果，以指导道路工程设计工作或展示方案时有具体的数据资料。

3设计模型分析

3.13D路线设计模型

BIM技术能够基于测绘成果得出3D坐标，从而搭建出地形模型图，同时汇入地层信息（统称为DMT），是道路工程设计中的基础内容[6]。在DMT模式下得到的数字地形图，能够为道路路线设计提供充足的数据支持。BIM技术相关应用软件，能够提供独立的原色文件，其对地形的创设编辑和分析能力也十分强大。可根据三角构建方案形成不同格式的文件，为地形监测和修改提供便利，从而开发与设计形成3DBIM路线。基于BIM模型可完成诸多耗时耗力工作，有利于简化项目工作流程。使用BIM技术可以在一致的软件环境中完成导入原始勘测数据、最小二乘法平差、编辑勘测资料、自动创建勘测图形和曲面等工作；以等高线或三角形的形式来展现曲面，创建有效的高程和坡面信息；将曲面作为参考，能够创建与源数据保持动态关系的智能对象。

3.2路基路面模型

利用BIM技术对路基路面进行建模，从常见特点、组件条件、末端条件进行约束。常见特点主要包括路面的边缘点、土路肩边缝隙和城市道路的中心线路线设计。各节点之间通过斜率或直线间的距离进行约束。将其制定为约束设计标签，实现对横断面具体位置的描述工作。为道路路线设计提供充足的参考标准，进而形成重点组件，对其实现开口类型的规划。在人行横道的路线设计或基层材质区域。末端条件主要包括边坡设计功能，通过逻辑分支处理边坡的位置，从而实现自动拾取地形模型的功能。

其主要步骤为：首先利用软件读取与路面路基模型相对应的路线设计要素，创建出三维路线模型，从而获取路线的三维点位数据；然后，设置BIM路基路面模型的相关信息，具体内容包括道路绿化带位置、路面结构、挡墙位置、人行道宽度与线型、路面边坡、道路两边边坡和排水沟等相关的结构类型与尺寸信息，以确定BIM模型的最小结构单元；根据确定的最小结构单元截面形状尺寸信息确定定位点，并按照定位点数量创建自适应标准族；利用可视化编程工具创建路面模型、路基防护模型、排水与挡墙模型、标线、护栏与中央分隔带模型；最后形成并输出最终的路基路面BIM模型。

3.3快速道路模型

该模型是以2D平面为基础，通过对参数的调整进行详细设计，进而实现3D模型的应用。在满足平面综合设计要求后，将道路的路线设计根据横断面的设计要求不断地拉伸，从而建立道路3D模型。由于道路工程设计方案的多样性，需要通过多个横断面的模型进行设计，包含沥青路面和水泥路面等各种场景。通过计算机技术的运算功能，制定出最佳的路线方案，并应用到道路整体模型中。

3.4平纵断面优化设计

主要通过导线法对道路路线进行设计。首先通过对地形地貌等地理条件的模拟及控制点等多重要素的设置，制定出多条导线并找到焦点，将其作为曲线数据参考，实现缓和——圆——缓和曲线的流程，进行平顺连接。然后再进行软件试算，在地形曲面的基础上进行纵断面的设计优化，铺设不同等级的道路和排水条件，对纵坡曲线进行设计规划，实时对路线平纵进行调整，减少追踪路线平纵变化的时间消耗，提高了设计效率，从而实现道路工程中对线路设计的优化。

利用建立的基础模型与创建的路基路面模型进行线路的平、纵断面设计。平面设计时，控制点模型可映射到平面设计视口中，同时在纵断面视口，可实时观察平面线位对应的地形起伏变化情况；在纵断面设计时，控制点模型可根据平面线位的垂直切面，在纵断面设计视口显示控制点模型剖面。在设计过程中，可实时在横断面视口观察道路的坡度；调整平面线位时，平面视口、纵断面视口、横断面视口、三维模型视口都会根据调整同步更新，真正实现平纵横一体化设计，实时观察道路与控制点的关系，从而实现路线平纵断面优化设计。

结束语

BIM技术是基于三维数字化模型的一个重要共享平台，实现了多个软件的集成运用，也为信息的便捷传播提供了重要媒介，可以为各方协作与提升工作效果提供有力支持。在道路设计过程中，BIM技术的运用能够给设计人员的优化设计提供有力支持，保证决策制定的效果。设计人员应该正确把握道路设计的要求和内在规律，借助BIM技术的设计优势降低道路设计的难度和强度，运用创新性的设计理念，设计优质的作品，为之后的道路工程施工打下基础。

参考文献：

[1]李金武.BIM技术在公路工程设计中的应用分析[J].科技经济导刊，2021（10）：60-61.

[2]汪斌.基于BIM技术的道路三维设计方法研究[D].兰州：兰州交通大学，2018.