快速路系统规划方案设计BIM技术应用探索

言归正传，今天给大家带来的内容是快速路系统规划方案设计案例，主要讲述了bentley系列软件在市政工程规划方案设计阶段的应用探索。

概况及BIM应用目标

项目概况

• 临汾市地处“晋陕豫黄河金三角”，是区域重要的交通枢纽和物流集散中心。
• 建设目标：快慢分离、长短分离、屏蔽过境交通，保护和疏导市中心。
• 建设方案：以“高架快速+地面辅道”为主。
• 立交设计理念：“慢进、快出、环线疏解”
• 本项目主要改造现状河汾一路、尧贤路、南外环路、滨河东路四条道路，组成快速环线，全长23.8公里，共设11处互通立交，其中枢纽立交4座。
• 设计单位： 天津市市政工程设计研究院
• 设计阶段：规划方案设计

BIM目标和技术路线（方案设计）

BIM应用目标：为管理部门决策提供虚拟的可视化方案

• 设计理念展示
• 关键节点优化
• 交通虚拟漫游
• 多专业协同

BIM应用技术路线：

采用Bentley系列软件进行三维设计，借助ProjectWise协同平台和Microstation基础平台，运用OpenRoads技术，建立道路、桥梁、地道等信息化模型，总装后结合LumenRT虚拟现实技术，进行渲染漫游，提供可视化设计成果和渲染效果图；结合城市未来交通模拟优化节点方案，使得工程方案实施性较强，和周边场地衔接合理。

BIM 实施方案及步骤

BIM实施方案

1、本工程在既有道路上建设快速路系统，现状道路状况复杂，周边地块开发、拆迁问题较为突出，是工程实施的重要控制因素。本工程BIM设计工作分路线、道路、桥梁、隧道、设备、场地六大部分，传统二维设计碰撞点较多，为保证六部分有效衔接参考，借用ProjectWise平台协同设计和Navigator碰撞检查，建立共享工作空间，设计实时更新，减少碰撞点，体现设计标准化和典型化，为工程后期BIM交付奠定基础。

2、运用Microstation和PowerCivil软件建立场地模型，尤其重要节点的道路、建筑、绿地等模型，结合BIM设计优化，清晰明确的展示方案与周边场地的关系，合理优化工程拆迁量和征地。

3、利用Microstation、AECOsim软件建立桥梁下部结构、路灯、标志牌、信号灯等信息化的设备模型。

4、使用LumenRT的虚拟现实技术，对工程总装模型进行渲染，形成形象生动的可视化模型，并结合交通模拟展示工程对现状城市出行的影响性。

BIM实施步骤

1、项目准备

项目各构件的设计方案（立交线位、桥梁型式等）

PW协同服务器上建立工作平台，任命项目负责人及各专业负责人、设计人

DGN种子文件，推行设计标准化

2、项目开展（PW协同环境）

3、项目总结

3Dpdf文件及EXE文件

渲染、视频漫游制作

BIM设计过程及分析

根据BIM项目开展流程，本工程将BIM设计工作分为路线、道路、桥梁、隧道、设备、场景六大部分，设计中推行设计标准化多专业协同，深入贯彻全生命周期理念，减少后期施工对现状交通的影响。现将BIM设计工程中的主要内容做总结分享，主要有10项：

• 多专业协同
• 路线设计
• 横断面设计
• 路口设计
• 桥梁模型设计
• 发布imodel文件
• 场景建模
• 设计校审
• 交通模拟
• 渲染漫游

多专业协同

Bentley的BIM技术提供了ProjectWise协同工作平台和工程信息管理平台。设计人通过对文件检入、检出、参考等操作实现多专业的协同和设计资料的实时更新。建立共享库，实现标准化设计。设定不同设计人的角色分工及操作权限。

路线设计

运用PowerCivil 软件进行路线设计，立交线型设计可采用积木法和导线法定线（也可以参考dwg中纬地或DICAD设计好的线位），并依据地形三维模型进行纵断面设计。

横断面设计

道路工程做为纵向延伸工程，道路的横断面设计始终都是工程设计的重点，车道布置、人行道布置、宽度设计、路面路基结构层设计、桥梁断面布置等等都需要根据道路等级和使用需要进行设计。通过对断面材料的设置，可以统计工程量；对节点参数的设置，可以实现道路、桥梁的变宽。

路口设计--土木单元应用

市政道路工程的路口是较复杂的设计内容。路口的结构衔接、高程宽度衔接都是日常设计容易出现问题的位置。根据工程需要可以自己编辑特定的土木单元，比如导流岛、立交出入口等，加快建模速度。

桥梁模型设计

桥梁BIM三维模型流程

建立各墩位桥梁结构构件。墩高、桩长等可根据设计进行参数化修改。

依据参考线（三维道路中线和地面线），插入下部结构单元。桥梁路廊和下部结构组装成桥梁总装模型。

场景建模

本工程为城市快速路系统工程，BIM设计中结合临汾市城市路网和地块规划、测量三维高程点等数据建立场地模型。重要建筑物、河流、铁路等建筑物应建立较为准确的三维模型。

发布imodel文件

将总装模型发布为imodel格式模型，可用于不同BIM软件之间的数据转换，可导入Navigator软件中进行设计校审，也可将iModel模型交付建设方、施工方进行下一阶段BIM设计和应用。

发布的imodel模型可以多个文件形式或单文件打包的形式发布，可为文件设置打开密码、有效限期和编辑权限等。

设计校审

项目设计校审采用Navigator软件，通过静态碰撞检查和动态碰撞检查来实现。

动态碰撞检查可用于道路桥梁净空检查， 净空实体沿轨迹线运动可检查沿线各设施净空。

交通模拟--行车漫游

根据道路中线绘制行车轨迹线

以轨迹线为基础编排车流

在车辆上创建相机

渲染漫游

本项目沿线路网密集，交通源众多，设计不仅要体现道路本身的交通功能，更要体现城市可持续发展的战略，因此工程中引入BIM虚拟现实技术，采用LumenRT进行沿线景观渲染，美化城市总体景观，获取最优的设计方案。

本工程设计中将总装模型的OBJ或FBX文件导入LumenRT中，进行模型附材质、环境光设置、绿化设置，动态车辆设定等渲染工作，形成高像素的效果图、exe文件和高清视频。

采用Adobe Premiere软件，编制BIM多媒体漫游视频。

BIM应用成果

横断面模板库建设

本项目建立了横断面模板库，共建立各项专业模板32个，其中道路模板16个，桥梁模板8个，隧道模板8个，为设计院其他项目提供模板参考。

单元构件库建设

本项目BIM主要含路线、道路、桥梁、隧道、设备、场景六大部分，共建信息化单元构件24项。主要含桥墩、桥台、标志牌、信号灯、路灯、栏杆、人行梯道、射流风机等八部分内容。

剪切立方体

利用剪切立方体可进行内部查看、断面查看等。

BIM渲染----河汾一路和滨河东路互通立交效果图

BIM渲染----南环和尧贤路互通立交效果图

BIM渲染----滨河东路和南环路互通立交效果图

BIM应用总结及展望

BIM应用总结

1） 减少设计错误率，提高设计水平。 采用Projectwise协同平台和Navigator软件，结合漫游和碰撞检查，快速查找到多项设计错误点和不同专业碰撞点，明显提高设计质量。Navigator软件批注和处理这些碰撞点，校审更加明确清晰。

2） 加强设计院不同专业团队协作能力，大幅提高设计效率。 本工程采用BIM技术，设计时间减少50%，原本需要三个月的方案设计，通过使用Bentley系列软件后，设计时间缩短至一个半月，并将设计错误率减少了50%。

3） 多样性的工程展示手段，展示我院市政设计大院的技术水平。 运用Bentley三维设计软件和LumenRT的虚拟现实技术，制作了三维漫游视频，精确反映工程设计的各个细节，生动形象地展示了设计每个系统的设计理念和思路，提升市政设计大院的形象。

4） 项目设计成果显著。 本项目历时45天，先后18名设计人员参与，完成全线23.8公里的设计总装模型，其中含四座枢纽互通立交三维信息模型。主要成果有：可视化总装模型（总装imodel文件、总装3Dpdf，EXE文件），20多份三维剖切图，近100份细节效果图，三维汇报视频。

5） 设计投资回报率较高。 采用Bentley的三维技术，设计成果直观有效，优化了设计内容，减少后期建设的设计变更约70%，提高工作效率和设计质量，投资回报率较高。