BIM案例丨BIM助力打造路桥应用新机遇

自从公路建设引进BIM技术，在高速公路建设中用公路BIM软件在整个建设项目中起到了决定作用，它提供了一个流程化、标准化的工程全过程(生命周期)管理系统。有效地利用BIM技术是带给公路工程建设的主要价值之一。将BIM技术与各种技术结合起来，将BIM技术真正的应用到公路工程设计过程中，可以帮助工程师便捷、准确、有效的进行建模设计、复核、工程量统计、工程清单提取和设计变更等，从而更好的完成公路工程设计。

一、项目介绍   

大连市疏港路东起东港商务区，西接西北路，是大连市核心区东西向的主要快速路，也是大连市“七纵七横”快速路系统。为缓解疏港路拥堵情况、实现交通快速通行的需要，拓宽改造工程起点绿波立交，工程终点东港。改造工程完成后，疏港路将从“慢车道”的尴尬境况重新回归到“城市快速路”的主位上。改造后的疏港路将与上海路直接连接，并和大连湾海底隧道有机地连接起来，使大连市“七纵七横”城市快速交通系统更加完善。

该项目利用拆除铁路将疏港路全线由双向4车道改造为双向8车道，工程总长75km，道路长度53公里，桥粱长度22公里，其中涉及座大型枢纽立交（香炉礁立交）和两座互通立交（绿波桥、菜市桥立交）的改造。项目规模大，涉及因素多，采用BIM方法设计充分体现了设计价值，是大连市首次完整采用BM技术设计的大型城市道路桥梁工程。

项目难点：

1、工程规模大节点多，方案阶段工作量大；

2、复杂的一对多匝道分合流点节点；

3、存在大量曲线、异形桥梁上部结构；

4、大型枢纽立交空间关系复杂，净空视距需要保证；

5、工程情况复杂，设计与现场结合要求高

为解决上述难点，本项目全过程采用了BM设计，多专业协同建立了全线三维模型，方便了设计过程的汇报和沟通，提高了工作效率，充分体现了BM技术的优势。

二、BIM技术应用

1.应用BIM进行方案设计

拓宽改造工程互通立交空间关系复杂，应用BIM技术方案设计清晰明了。本项目采用BIM技术，利用 Autodesk Infraworks360进行建立总体模型，局部精确构造在 Autodesk Civil3D及 Autodesk Revit中建立，最后通过Autodesk Navisworks模型整合可视化的方案展示，更容易被业主和公众理解，提高方案决策的科学性。

方案阶段利用Autodesk Civil3D生成道路桥梁模型：

香炉礁立交桥改造后方案：

2.应用BIM进行详细设计

详细设计采用 Autodesk Civil3D创建道路模型，道路线形设计完成后构件桥梁模型，标准直线段立交箱梁采用族定制进行上部结构参数化设计，并进行结构配筋；异形箱梁在Autodesk Civil3D中采用道路部件建模，可实现道路平纵曲线，通过自主的开发的部件，完成变高、变宽异形段箱梁的快速和精确建模。桥梁下部通过 Autodesk Revit采用族定制进行设计，完善了企业标准的族库。

桥梁下部结构BIM模型：
企业级族库：

桥梁施工拆除过程模拟：

3.BIM在施工、运维阶段的应用

根据构建的模型，在 Autodesk Navisworks对沙河口铁路桥进行了不中断交通的拆除施工模拟；香炉礁立交桥主线施工阶段的模拟了桥墩混凝土分层浇筑，下部钢筋绑扎，上部结构施工等施工过程模拟；利用物探资料建立地下管线系统，全面进行桥墩与管线碰撞检查；采用实体化净空、限界设计，可以在项目运维阶段避免任何新增设施的侵入。

运维阶段限界检查：

三、BIM应用创新  

1.使用装配设计复杂的道路连接部及交通标线

本项目创新应用 Autodesk  Civil3D部件装配生成道路分叉段，并利用布尔运算形成三维交通标线，解决了复杂的道路分叉段建模的难题。首先在 Autodesk Civil3D中生成道路分叉段，提取实体并赋予材质，然后将 Autodesk Civil3D实体导出为fbx文件，再导入Autodesk Infraworks360模型，最后利用 Autodesk Civi3D中布尔运算，生成标线，导入 Autodesk Infraworks360模型。

复杂道路连接部位模型：

2.开发部件进行箱梁建模

仅采用 Autodesk Revit族定制的方法难以精确引入道路平纵曲线，完成变高、变宽异形段箱梁的快速建模。本项目创新采用了道路部件编辑器自主开发部件，装配建模，解决了上述问题。利用部件编辑器，编辑箱梁部件，定义梁高、边线、顶底板后的等参数，然后利用AutodeskCivil3D装配箱梁，并提取箱梁实体，在 Autodesk Revit中插入 Autodesk Civil3D生成的箱梁实体文件，建立箱梁模型。通过自主开发，首先，可完成曲线异形变梁高箱梁结构，结构边线可以与道路边线锁定，随之自动变化；其次，箱梁模型可考虑道路纵断和横坡信息。

异形桥梁上部结构BIM模型：

3.净空、视距实体化

传统的检查方法采用净空Z值（高差）分布图，仅仅检测了桥面和地面的高差关系。仅在设计阶段进行检查，无法在运维阶段进行净空及视距的维护。本工程创新采用实体化的净空限界和道路视距线，可以与所有BIM实体进行碰撞检测，不仅仅局限于设计阶段，作为实体模型的一部分进行数字化交付后，可以在运维管理阶段对道路空间进行全周期维护。

实体化视距线的碰撞检查：

四、BIM应用总结  

本项目用BIM技术满足了业主、设计院、施工单位及运营管理单位的各自要求，协调了彼此间的合作。在项目全过程中应用BIM，积累了设计经验和基础资源；通过自主开发 Autodesk Civil3D道路部件构造连续箱梁桥上部，有效开发了BIM的潜力，找到了与道桥专业紧密结合、符合习惯的软件环境及既满足精细度又可操作的建模方法，为类似需求提供了有价值的借鉴。发展出道路功能的实体化概念，将道路限界和视距实体化，更加深入地贯彻了BIM的理念。采用BIM技术设计大型道路和复杂立交直观清楚，方便沟通，提高了效率，体现出BIM的巨大价值；BIM设计形成的智能化的项目成果，技术劳动的价值在施工和运维等全生命周期内都可以延续。