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道路工程

体彩p5开奖走势图 www.dxemm.com BIM技術在公路設計中的應用研究

本站     2019-8-13 9:07:52    

在土木工程領域中BIM技術占據著非常重要的地位,主要分析了BIM技術特點及優勢,并總結了BIM技術在公路設計中的特點,分析了BIM技術在公路設計領域中的應用前景和方向,最后對BIM技術在公路設計中公路構建結構樹的建立、三維模型參數化建模、信息化管理和優化、工程量統計和方案必選等層次的應用進行了探討,以此促進BIM技術在公路工程領域中的應用和發展。
 
    關鍵詞:BIM;公路設計;應用研究
 
    0引言
 
    BIM技術是在信息化時代背景下誕生的一種創新工具和生產方式,其引發了西方發達國家在建筑領域的變革。BIM技術能夠被應用于建設項目的整個生命周期中,并且還能夠有效協調項目各參與方的工作,為各參與方提供暢通的交流平臺??梢雜行П苊夤こ討械氖?,提高工程質量,縮短工期,節約工程成本。但是,由于我國的BIM技術起步比較晚,尤其是在公路設計當中剛剛開始使用BIM技術,由此可見,加強BIM技術在我國公路設計中的應用研究是非常具有現實意義的。
 
    1BIM技術概述
 
    1.1BIM技術的定義
 
    BIM是BuildingInformationModeling的簡稱,即建筑信息模型,最早是由美國的查克伊斯特曼博士提出的。BIM是建筑信息模型,這個模型能夠將整個建筑項目的生命周期的構建要求、幾何特性以及構建性能等信息全部綜合到一個單一的模型中,同時,在這個模型中還能夠體現出項目施工的進度以及建造過程等控制信息。但是,隨著BIM技術的發展,各國對于BIM提出了不同的定義。根據BIM在公路工程中的應用,可以將公路工程中的BIM定義為: “在公路工程中,借助三維信息化技術,對公路工程的各個參與方進行有效的協調,實現各利益方的信息共享和交付,有效提升工程建設的工作效率,優化資源的配置,并為工程決策提供科學的依據,可以將公路工程所有信息進行集成的建筑模型[1]?!?/div>
 
    1.2BIM技術的優勢
 
    BIM技術是土木工程領域的先進技術,相比較于土木工程的傳統建設手段,BIM具有顯著的技術優勢,主要體現在以下幾個方面:①模型參數化,BIM信息模型主要是通過各種參數建立起來的,因此,在設計計算的過程中如果要對構建的信息進行調整,只需要在計算機平臺中對相應的參數進行快速的調整即可,并且BIM模型還能夠實現一次創建一處修改多處智能更新,這樣就大大提升了工作的效率和質量;②結構可視化,BIM技術能夠通過三維模型將結構特性和細節等方面完全呈現出來,這也為相關建設過程、管理方法和維護技術提供了非常大的便利,從而有效提升工程建設中各個參與方之間的有效溝通;③提高經濟效益,BIM技術能夠對各個設計和施工方案進行比較。其中包括工程量以及施工進度,并對成本進行精確合理的估算,從而有效調整各種工種和方案之間的關系,加快工程建設的進度,節約成本,提高工程的經濟效益;④提高工程質量,在BIM技術當中可以通過碰撞檢查、施工全過程控制和結構安全分析等手段,從而有效地改進現有工程技術中的弊端,有效地提升工程建設的質量和效率。
 
    2BIM在公路設計中的應用
 
    2.1公路構件結構樹的建立
 
    在公路設計當中,構建整體BIM模型的前提是要建立系統的公路構件結構樹,這樣一來可以使得BIM模型顯得更加的輕量化,從而更好地建立建筑模型。在實現工程項目的整個生命周期的構建過程中,還能夠對相關信息進行準確的查找,這樣一來可以有效提升信息管理的水平[2]。建立公路構件結構樹最常用的方法為:面向對象;主要的原則為:按照功能對構件進行拆分??梢越飯辜峁故鞣治母霾憒?,第一層次:通過對公路工程的地質、地貌以及里程等相關特征進行分析,并進行科學的分段;第二層次:對以施工縫為界的功能組合進行細化;第三層次:通過對工程量的統計,重新對功能組合體進行構建;第四層次:根據方便建模的要求,按照單元將構建進行細化,之后完成構件樹的建立。具體公路構件結構樹模型如圖1所示。
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    2.2公路工程的BIM模型參數化建模
 
    BIM技術在公路設計中應用的基本出發點為三維可視化建模,這主要是因為公路工程設計的構件造物比較多,必須要通過建立參數化的模型才能夠對公路設計、施工以及運營中的各種信息進行技術調整,具體公路工程三維模型參數化建模如圖2所示。
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    根據圖2所示,可以將公路工程三維模型參數化建模分為四個階段:(1)建立三維地質模型作為地形參數,BIM技術可以輸入現有的三維地質圖形自動生成三維地形空間圖,并能夠直接輸入測量數據對模型進行修正和更改,比如:可以通過GIS數據直接進行輸入,BIM模型就會自動對地形圖進行修正。(2)公路平縱線參數化模型的建立,主要的參數有:平曲線、緩和曲線、豎曲線、坡度、坡長以及直線長度等,可以通過參數建模的過程中將這些參數建立起相應聯系,比如:在設計縱斷面的過程中,就可以將地面線與設計線,借助豎曲線的擬合形成空間曲線,同時還可以利用三維建模將參數之間的關聯耦合關系計算出來,這樣一來就能夠為三維路線模型的形成提供極大的便利。(3)橫斷面參數化設計,橫斷面的參數主要包括:路基的寬度和高度、路面型式和厚度、路肩、護欄、超高、邊坡、路緣石以及排水設施等,這些都能夠通過BIM技術實現參數化設計,同時還能夠根據點的約束形成各參數之間的聯系。(4)建立關鍵構造物子模型如:橋梁和隧道,在建立子模型的過程中,需要對橋梁或者隧道內部的構件布置、連接構造以及鋼筋設計等進行全面的分析和考慮,對于構造物的類型在整體模型建立中只需要粗略地進行表示即可,能夠有效提升整體模型的調用效率,同時也便于對局部構建進行優化和改進[3]。
 
    2.3信息化管理和優化
 
    BIM技術在公路設計中的應用,可以有效提升公路工程信息化管理水平。例如:在公路設計的階段,可以借助BIM技術對各項設計構建進行碰撞測試,從而及時檢查出其中的問題,通過這樣的方式,能夠使設計方案更加具有科學性、合理性以及可行性,并且還能夠有效降低工程施工的難度,便于BIM模型的修改。另外,在施工過程中,如果發現施工現場的地質或地形條件和設計方案不符,那么使用BIM模型也可以使施工方案的修改和調整變得更加簡單,只需要在BIM模型中對相關的參數進行修改和調整即可,不再像原來一樣,需要人為對整個設計圖紙進行整體的修改,并且BIM模型能夠自動根據修改的參數,對其他相關的參數進行修改,從而有效提升了公路設計的工作效率和質量。此外,在運營過程中如果出現了狀態區域,也能夠借助BIM模型來改進相關的設計,并對效果進行模擬,通過這樣的方式可以有效提升公路設計的水平,為公路實際運營的優化和改進提供科學依據[4]。由此可見,在公路設計的整個生命周期中,BIM技術都能夠為其提供基礎模型,并通過計算機平臺對整個工程項目進行高效的信息管理和資源配置,同時BIM技術還能夠對施工方案、管理養護周期等進行模擬,從而有效實現設計方案的全方面覆蓋。
 
    2.4工程量統計和方案對比
 
    BIM技術能夠為公路設計的整個生命周期提供詳細的三維模型,從而為公路工程的工程量統計提供極大的便利,這主要是因為BIM的土方量的計算是根據現實地形和公路模擬計算出來的,因此,結果更加準確。比如:在對路基挖方和填方量的計算統計、路面工程量的計算統計和護欄、欄桿量的計算統計等,這些工程量都能夠對施工方案的組織設計產生非常重要的影響,并且對于建造材料的選用和使用也具有非常重要的參考作用。BIM模型能夠通過模擬工程施工對各項工程量進行精確的統計,這樣一來可以有效節約大量的時間和資源,提高工程造價管理的水平,降低工程成本,提高工程的經濟效率。另外,由于BIM技術可以高效、快捷地對工程量進行統計,因此,借助BIM模型對初級階段的設計方案進行比選是非常適合的,能夠一目了然地分析出不同設計方案之間的經濟性優劣,同時,也為不同路線的比選設計提供了科學的參考依據,以有效選出最合理的設計方案,并且在公路工程施工過程中,還能夠便于對方案的調整和修改,從而更好地促進公路施工的組織和開展,提高施工的效率和質量。
 
    3結語
 
    綜上所述,BIM技術是土木工程領域中非常重要的前沿技術,對于改進現有的設計方法、施工手段以及管理模式都具有非常重要的促進作用。因此,加強BIM技術在公路設計中的應用研究是非常必要的,將BIM技術應用到公路設計中能夠有效構建公路結構樹、并且建立三維模型參數化建模,為公路設計提供先進的技術支持,同時,通過信息化管理和優化、工程量統計和方案,能夠有效提高工程質量,縮短工期,節約成本,從而有效促進公路工程的發展,提高我國公路設計的水平。


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