| 标题 | 城市道路设计中BIM技术的运用 |
| 范文 | 陈远毅 摘? 要：针对城市道路设计进行简要阐述，并对BIM技术在城市道路设计中的应用做出分析，指出在城市道路设计中，应当基于原本城市道路设计的核心内容，在BIM平台上，通过数字三维设计方法，进行道路设计。 关键词：城市道路;BIM;设计 中图分类号：U412.37 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）30-0099-02 Abstract： This paper briefly expounds the urban road design， analyzes the application of BIM technology in urban road design， and points out that the urban road design should be based on the core content of the original urban road design， and the road design should be carried out through the digital three-dimensional design method on the BIM platform. Keywords： urban road; BIM; design BIM技術已经成为建设工程领域的关键技术手段，行业企业也在不断探索BIM技术的具体应用，早期BIM技术还属于建筑行业的专利，随着技术进步，BIM技术已经延伸到建设工程的各行各业，在城市道路设计当中，BIM技术也得到了广泛推广和应用。 1 BIM技术阐述 1.1 内涵分析 BIM，英文全称Building Information Modeling，其是一种建设项目物理与功能特性的数字表达，也是一个共享的知识资源，它包含一个设施从概念到拆除的全部信息。核心在于通过数字三维模型，在数字化技术的支持下，为模型提供完整的、与实际情况一致的工程信息库。 1.2 技术特点 BIM技术最显著的技术特点在于集约化的信息化设计方法。从以前的CAD到现在的BIM，最显著的特点，就是从单打独斗，变成协同作业。集约化的信息化设计方法是BIM最显著的技术特点，在BIM的运用中，城市道路从概念到最后拆除都以一个唯一的数字三维模型为基础，实现道路全生命周期内信息的共享与交互。 2 城市道路设计的要点 2.1 规划线路 在城市道路规划中，需要考虑交通干道的非直线系数，该系数衡量城市交通是否便捷，并不适合山城或丘陵地区的城市。但非直线系数大部分城市都适用，一般控制在1.1～1.2之间最好，即便无法控制在这个范围内，最好不超过1.4。像方格网路网，非直线系数是道路起点和终点之间的实际路线长度与道路起点和终点之间的空间直线长度的比值，即一个方格两条边的实际长度与对角线长度的比值，若方格两条边等长，非直线系数则为1.41，意思就是实际路线长度要比空间直线距离增加41%。 在道路规划选线中，先分析城市用地布局交通吸引点的布置情况，分析客货运交通量情况，统计道路上的交通流量，确定道路性质、选线、走向、布局以及红线宽度、断面组合、交叉口形式、立交和桥梁位置，用地范围、标高选定，停车场布置等。 2.2 确定道路等级 城市道路等级应根据相关标准要求来确定，一般城市道路分为快速路、主干道、次干道、支路四个等级，每个等级的红线宽度控制分别为：主干道30～40m，次干道20～24m，支路14～18m。主干道是城市道路网络的骨架，是交通要道，一般设计行车速度在60km/h，道路中间设隔离带，与主车道容易混淆的是快速路，快速路通常采取高架的形式，位于主干道或次干道上方，方便车辆快速通行，例如成都市内的高架。次干路一般承担主干路与各分区之间的交通集散，兼有服务功能，一般行车速度在40km/h。在城市道路设计中，要先确定好具体的等级，才能在设计中有的放矢地进行方案设计。 2.3 设计道路形式 根据道路等级确定情况来选择合适的横断面形式，一般按板块划分断面形式，如一板块，二板块，三板块，其中一板块断面即不用分隔带分割的断面形式。二板块类似双幅断面，即使用分隔带将行车道分隔为两个部分，目的是利用中央分隔带来降低双向行驶机动车的相互影响，适合在主干道上使用。三板块断面，将车行道划分为三个部分，中心设分离带。此外还有四板块道路，将道路划分为四个板块，一般四板块道路，中间的两个板块可以作为快速路使用，两边作为辅路。在城市道路工程设计规范中规定了应当根据道路在路网当中所承担的功能来确定横断面形式。当然在设计当中并不单单只考虑道路等级，还需要根据交通安全、道路景观、路面排水、市政管线布局等情况来确定最佳的横断面形式。一般比较常用的是二板块断面，有人行道、绿化带、非机动车道、机动车道、中间分隔带等要素，二板块断面通常用来设计车速在50km/h以上的城市道路，如主干道，快速路。纵断面要求纵坡缓顺，起伏不宜过多，应当符合最小坡段长度要求，最小坡段长度通常按行车速度行驶9～15s的行程作为规定值。纵坡度，按照排水要求一般在0.3～0.5%之间，考虑到安全通行则在4%以内，若坡度在5%以上，应当限制坡长。要求应当结合城市地形、地质、管线以及建筑的布置综合考虑。 2.4 道路设计内容 城市道路设计的内容相当繁杂，相比一般公路项目的设计而言，有一些相同之处，但不同之处更多，一般而言，主要包含平面、横断面、纵断面、路基、路面、交叉口、土石方计算等等。当然从规划的角度来说，选线是一个关键内容，选线不当，会造成资源浪费及线形不畅等问题，一般城市道路选线，要求与交通组织、市政管线、公共设施、绿化景观、生态环境实现总体协调。当然在具体设计中需要涉及到地下管线、机电、路基、路面、交通标志、交通标线、下穿隧道、高架、排水、绿化等很多专业，如何保证道路设计方案科学有效，必须要保证各专业高效协同。 3 BIM在道路设计中的运用 3.1 管网综合 基于BIM技术，对城市道路进行管网设计。要求在准确掌握城市地下管网现状以及设计依据的情况下，进行管网综合设计，在BIM的应用中，先根据选线情况确定一个初始的模型，管网综合就是在初始模型上，添加管网模型，包括各类管道、线路、井室等，为了明确各种类型管道的用途，可以通过不同的图层、颜色来区分，模型建立后，要根据所选材料，赋予模型相应的物理参数，包括壁厚、承压能力、各管道净距、交叉点、预定埋设位置等。 3.2 三维设计 BIM在道路设计中的应用，最关键的就是建立道路模型，一般包含如下几个关键要素。其一，地形地质模型，地形模型是一个可见的包含地面模型、道路模型、桥梁模型、隧道模型、地下管线等模型的一个综合模型。在选线当中基于GIS系统，确定具体路线后，按照电子地图，地下管线设计资料，竣工图等，以及实测结果设计一个概略模型，其中涵盖地质条件，地下管线情况，周边建筑情况等。引入地形影响，作为模型的表面纹理，叠加至地形图，由此呈现较为真实的一个道路周边地形地质情况的三维场景。在场景中添加道路模型，而道路模型应当细化为道路路线、桥梁（如高架）、隧道、立交以及附属设施，分别建立各自的子模型，然后依据选线情况确定模型在场景中的具体位置，并拼合为一个完整的道路模型，并赋予模型具体的物理参数，包括平纵横参数，路基、护栏、中间带、绿化带等参数。道路模型完成后，应由景观设计专业，结合模型进行景观设计，采取可视化方法，在原有模型上添加各类景观模型，保证景观与道路协调。 3.3 施工模拟 利用BIM技术建立起道路几何模型以及施工过程模型后，可以采取BIM技術中的施工模拟模块，对施工方案进行实时、交互和逼真的模拟，进而对已有的施工方案进行验证、优化以及完善，在施工模拟中能够预知到实际施工可能出现的问题，进而提前做好预防措施，避免以及减少返工和资源浪费现象，优化施工方案，整个过程先是通过BIM建模，然后组建虚拟施工环境，设定运动关系以及运动顺序，执行定义好的程序进行施工模拟，模拟结束后给出相应的模拟结果分析，如果满足要求则转入综合分析，判断施工方案是否最优，若是则确定为最优方案，若不是，则选用其他方案重新进行运动关系和运动顺序的设定，再次执行模拟，若结果不满足要求，则调整参数或调整方案，重复上述步骤，循环模拟，直至找到最优施工方案。 3.4 协调水、电、暖管线 城市道路设计中一个比较大的难点是地下管线的协调问题，需要基于BIM构建相应的管线模型，并整合为一体。为了确保管线布置科学合理，必须要进行碰撞检测，一般采取多专业综合碰撞检测（注意，各专业构建好模型后，需要各自完成各自专业模型的碰撞检测），暖通、水电、道路、结构等各专业要协同进行综合碰撞检测，但是一个完整的城市道路模型实体数量庞大，排布复杂，如果一次全部碰撞检测，可能需要超级计算机来进行，一般计算机可能会非常慢，因此为了提高效率，一般要求在完成功能前提下，尽量减少显示实体的数量，进而快速得到碰撞检测结果，然后根据碰撞检测结果去优化水、电、暖管线布置方案，确保最优。 3.5 统计工程量 在BIM模型中已经被赋予了具体的物理参数，包括材料的情况，要达到的性能要求等等，因此，可以基于BIM模型，在模型表单属性中设置好项目参数以及计算公式，即可直接输出工程量。 4 BIM技术在道路设计中的发展前景和趋势 4.1 发展前景 目前BIM技术在城市道路设计当中的应用尚处在探索阶段，实践成果还比较少，在具体应用可以参考的范例不多，但并不妨碍BIM技术在工程领域特别是在城市道路设计当中的发展前景，目前若解决了人才、标准、设计软件等几个方面的瓶颈，BIM技术在城市道路设计中得到大力推广和应用，必定成为制定方案和解决问题的主流。 4.2 发展趋势 BIM技术在建筑行业已经得到广泛应用，但在城市道路设计方面应用相对较少。按照当前技术进步速度来看，BIM相关软件已经出现了很多种，国内也有自主研发的BIM软件，集约化程度也非常高，加上VR、4D等技术的应用，在城市道路设计中，有望利用BIM实现基于虚拟现实，实现更为逼真的三维可视化设计，三维可视化施工模拟，以及更为高效准确的碰撞检测。BIM已成为设计、施工等行业不可或缺的技术手段。 5 结束语 城市道路设计，应用BIM技术还处在比较初级的阶段，在道路精细化设计方面还存在一些短板，容易形成木桶效应，因此有必要进一步思考如何将BIM技术的协同设计优势发挥出来，进而提高城市道路设计质量与效率。 参考文献： [1]高清清.城市道路设计中的常见问题及改进措施[J].建筑工程技术与设计，2017（32）：969-969. [2]汤锋华.浅析城市道路设计技术要点[J].技术与市场，2017，24（12）：211. [3]王建秀，殷尧，胡力绳，等.BIM及其在地下工程中的应用综述[J].现代隧道技术，2017，54（4）：13-24. |
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