市政快速路BIM正向设计应用研究

张硕

市政快速道路与民生问题密切相关的，直接关乎到人们的交通出行安全性，因此，做好市政快速路的设计具有重要意义。现阶段，在市政快速路的设计中，BIM正向设计技术是常用的设计手段之一，也是确保设计方案效果的重要基础条件。

1 工程概况

某市政快速路工程位于繁华路段，人口密度与路网密度较大，并且地下管线范围较广，且十分繁琐复杂。所以，为了提高城市出行效率，需要对该市政道路进行改造。该改造路段长度为10.3千米，涵盖了路面、桥梁、综合管廊、景观等等内容，该工程的快速路改造设计方案为主路施工与辅路施工相结合的方式，主路通行速度为70km/h，辅路的通行速度为50km/h。在该快速道路中，大部分都是地面形式的快速路，小范围使用高架形式，主路的车道为双向六车道，辅路的车道为双向六车道。

2 关于市政快速路BIM正向设计的应用分析

2.1 主路S-1处使用BIM正向设计

运用BIM正向设计技术，可以很好地利用3D可视化技术还原施工现场场景，然后进行模拟展示，便于开展下一个路线的设计工作。在本工程项目中，主要使用的技术是无人机倾斜测量摄影技术，并在沿线布设58个高清度像控点，然后进行信息的采集，再使用三维实景建模软件建立实景道路的模型，最终达到1：1000的地形图精度，真实反映道路的现状、外观、位置等等。

该工程使用空中三角测量，然后生成真实、形象的三维实景模型，并且可以直接将模型中各类数据、参数进行提取，例如外观、地形、坐标、高程点、等高线等等，便于开展设计中的修改与完善工作。

其次，在OpenRoads Designer软件的使用中，先导入我国市政道路相关的设计准则及规范，然后结合道路地形的特征进行整体道路的建模。其设计的流程和原理是：首先利用测得的地形数据进行录入形成准确的实景模型，其次根据现有路线及改建规划建立道路线形，根据对道路的车流量进行预估计算，算出车道数量;接着利用软件横断面编辑器生出横断面模板，然后利用BIM技术，进行3D道路模型构建，完整精确的建立整体线路。

2.2 主路S-1路段标准纵断面设计

对于纵断面设计，OpenRoadsDesigner软件仍然是首选软件，其设计的依据主要是勘测测得的地基断面数据，然后将收集到的断面数据建立分层路基模型，最后根据道路施工现场的现状，将路基层数进行合理的分割，一方面满足设计效果的需求，另一方面满足施工的需求。

其次，按主路S-1段路段路线里程，应用横断面模板形成三维模型，同时进行模板编辑、同步，路廊对象管理，点控制、参数约束等多种形式，实现道路的多种变化。可以在3D三维模型上直接看出主路、辅路之间的关系及呈现形式，并且可以对横断面实施动态查看效果图及数据的操作，从而便于后期收集整体工程量进行报表的制作。

此外，对于设计S-1路段中的交叉路口位置的时候，继续使用OpenRoadsDesigner软件，以实现在辅路的表面进行主路纵断面的真实投影的作用和效果。在进行设计的过程中，需要注意设計的两条路线路口都需要保持平交状态。在完成了对于路口的设计之后，需要将该设计进行保存，然后利用粘贴复制的方式对其他交叉路口进行同步的设计与绘制，从而实现统一标准化设计，大幅度提升设计质量与效率。如果，设计的快速路路口十分复杂，对于部分结构的连接处、高程数据设计、宽度数据设计需格外注意。

2.3 桥梁立交模型设计

对于桥梁立交模型设计，主要使用的是OpenBridge Modeler参数化技术，进行桥梁相关的参数化数据库搭建。然后，对道路中的桥梁结构进行设计和模型的搭建。

由于我国的快速路桥梁一般都是互通式的结构形式，上部结构为钢箱梁、钢混组合梁等形式。下部结构为花瓶墩等形式。并且，通常情况下，高架两边会有较大的建筑物，交通量与人流量也非常大。所以，一旦开始进行快速路施工，那么也会对该区域道路的正常通行造成一定的影响。所以，为了尽可能减少对交通出行造成的不利影响，需要对高桥进行标准跨径、梁场预制设计。但是，如果是对大跨径梁段进行施工，那么不能使用预制拼装结构，因此采用可视化三维设计后可以有效预估实际施工中遇到的问题，以便在设计阶段及时规避显得十分重要。

利用OpenBridgeModeler设计软件，进行上部结构的横断面模板桥梁路廊设计工作，并且建立可视化的3D模型，并且进行详细的桥梁数据报表统计工作。其次，对于桥梁上部结构中的钢筋、混凝土、悬浇桥梁等等部位设计成透视化的3D模型，并且对参数进行相关的设计约束，以实现灵活调整宽度、高度的模式。此外，也可以利用连续梁、简支梁进行布梁的设计，并且在DGN模型中将桥梁的各类信息进行添加，实现数字化移交的效果。最后，当对整体的桥梁上部结构有了基本的构思后，接下来就是明确各个墩台的具体位置，例如道路的桥墩、栏杆等地方，以形成全面、完善的桥梁立交3D模型。

2.4 快速路的附属设施的相关设计

在运用BIM正向设计的时候，主要是将道路、桥梁、桥墩、高架、两侧景观、路牌、信号灯、车道、标识标牌等内容融入到信息库中，然后使用3D技术进行立体设计和展示，不仅仅是平面的展示，立面、内切面、断切面也可以直观明了地查看。

对于本文中的案例，该项目地处交通要道，周边的道路较多，路线十分复杂。因此，在进行设计的时候，一方面需要满足快速路的交通出行功能，另一方面就是要体现我国城镇化的发展趋势，尽可能预留后期拓展与衍生的空间。并且可以利用LumenRT技术，实现对道路两侧的绿植景观带的美化效果。

2.5 对设计的校审

基于本案项目，对设计的校审主要使用的是Navigator专业设计软件，并且对各个模块的软件开发包进行质量检查，在使用Navigator软件进行设计校审的时候，主要会进行两类测试：第一类为静态碰撞检查;第二类为动态碰撞检查。对于静态碰撞检查，主要是利用不一样的软件模块进行软件开发包的信息技术整合，然后再进行碰撞检查。而对于动态碰撞检查，主要是以动态化的动画模式，模拟车辆在道路的行驶状态，结合道路桥梁的净空检查，通过运动轨迹线进行动态移动检查。

3 结语

综上，在进行市政快速路设计的时候，运用BIM技术，可以很好地对现场进行3D模型展示，通过立体化的模型，可以直观观察快速路的设计是否符合实际情况，并且发现存在的问题，然后及时进行设计修正，保障了快速路设计方案的合理性与可行性。

参考文献：

[1] 方立中.BIM技术在城市道路设计中的应用研究[J].计算机产品与流通，2017（08）.

[2] 洪陈，钱如南，柏鲁甬.BIM在城市道路设计中的应用研究[J].城市建筑，2016（23）.

[3] 袁杰.浅谈BIM技术在城市道路设计中的应用[J].中国标准化，2018（12）.

（作者单位：湖北省工程设计研究院有限公司）