作者简介：
庞骁奕，任职于四川省交通运输厅公路勘察设计研究院，BIM中心。曾在公路处室参与路线、路基与交叉专业的设计工作，后调至BIM中心从事结合专业知识的BIM技术的应用与探索工作，对ORD、MicroStation研究较为深入，并参与部门及院级BIM实施纲要及标准的编制。
小编注：
中午刚刚收到庞骁奕的技术分享文章，非常感谢奥，也非常欢迎各位技术大拿分享你的宝贵经验！
▌1，研究背景
笔者作为一个四川公路设计院路线路基专业出身的BIMer，过去利用Bentley的PowerCivil 和ORD完成了诸多公路和市政项目，发现在不进行二次开发的前提下，仅利用软件廊道模板自身的功能来实现山区路基的精细化建模设计较为困难。众所周知，西部地区山高沟深，地形起伏变化大，直接导致公路边坡变化频繁，高填深挖多(如图1)，同时考虑到排水的必要性，因此边沟的建模以及连续性问题便进一步增加了道路边坡精细化建模的难度。
图1.山区复杂地形公路廊道
图2.常规模板生成的廊道
采用用常规带填挖边沟及多级边坡的廊道模板生成的路基模型，在填挖过渡段及多级填方之间的变化段会存在明显缺陷（如图2）。笔者经过不断探索，反复尝试，结合实际项目进行验证，目前总结了一套基于ORD的边坡精细化建模思路，主要还是针对廊道模板这个功能模块。
▌2，技术思路
主要的技术路线为：（1）分别建立路面、边坡、边沟、过渡条件；
（2）分别附上代码；（3）拼装右幅（或左幅）路基模板；（4）点名、组件名覆盖；（5）显示规则及依附关系调整与测试；（6）镜像生成对侧半幅路基，并覆盖一次新的组件名。
▌3，关键要点
3.1 填挖判断
不同于市政道路，地形较为平坦，仅利用末端条件优先级就可以完成，山区道路的地面坡率往往很大，不能单纯利用优先级完成，路由入下图4、图5所示，其实都是不正确的。
图3.挖方1优先，填方2优先
图4.挖方2优先，填方1优先
因此，需要单独做一个用于填挖判断的部件，此部件笔者是用末端条件做的，并且止点不构建。此部件的位置及参数设置如图6、7所示：
图5.填挖判断条件位置
图6.末端条件起点设置
简单阐述下这样设的理由，首先将起点放约束在土路肩上方400米处，止点竖直向下无限延伸，之所以不直接从土路肩开始此部件，是为了能保证末端条件始终都存在（当然当埋深大于400时也不是以路基形式过了，所以400是足够了），因此相应的填挖判断条件如图8所示：
图7.填挖判断条件设置
通过此判断部件基本能正确判断任何地形的填挖情况，不管是平原地区还是丘陵山区。其实还有一个比较特殊的情况，即挖填路肩距离地面水平距离比较近的时候，如图9所示，这种情况目前笔者还没测试成功，也欢迎广大读者继续研究。
图8.特殊情况
3.2 分坡级建立子组件
由于模板组成子组件多、子父关系多、点名称与组件名称多，在合成时会出现诸多部件重叠的情况，因此不建议在一个模板中完成全部的建模、拼装及调试工作。笔者建议分类建立子组件（图9），并预先把部件的参数设置好，分步导入，这样能一定程度提高拼装成功率，同时也便于以后根据不同项目需求及特殊情况重新组装、修改与优化路基模板。
图9.廊道模板分子类编制
3.3 子组件连续+特征名、组件名称覆盖
整个技术流程中最最最关键的就是这一点。（敲黑板）
（1）子组件连续
首先简单解释一下，为了保证填挖过渡，多级边坡之间的平滑衔接，必须保证每种填挖情况需要顺接的部分的组件个数一致而且特征要一一对应。打个比方，挖方路段为：土路肩-边沟-边沟平台-挖方边坡，填方路段为（一级填方）：土路肩-填方-护坡道-排水沟，正常情况下边沟和填方这一级就不对应，因此填挖过渡就会不顺接。
为了解决该问题，笔者在土路肩和边沟之间加入长度很短（0.01）的“三级边坡过渡组件”与一个护坡道组件，在填方边坡和护坡道之间加入“二级边坡过渡组件”，处理措施如图10、图11所示
图10.挖方处理
图11.填方处理
（2）特征名覆盖（Feature Name Override to Point）与组件名覆盖（Component Name Override）
仅保证子组件连续还不能完成边坡和边沟连续，特征名和组件名覆盖也是非常关键的，该功能使软件能自动计算并连接前后2个横断面形式差距较大的断面，并生成模型，处理如图12、图13所示
图12.点名称覆盖统一
图13.组件名称覆盖统一
3.4 显示规则、子父关系的灵活运用
关于显示规则和子父关系，其实每个人都有自己的设计思路和逻辑顺序，因此笔者提供的显示规则和子父关系不一定是最优，以下提供笔者的编写思路供大家参考讨论。
（1）子父关系
挖方段，父组件为土路肩所接的过渡模板，之后的边沟、挖方边坡依次依附在过渡模板上；填方段，父组件为一级、二级、三级放坡的末端条件。
（2）显示规则
显示规则主要应用在填、挖边坡（根据填挖判断组件），多级填方边坡之间的显示。笔者主要用到的显示规则入图14所示。
图14.显示规则
3.5 填方分级临界条件的判断
该点主要是解决地面线刚好交在一、二级填方平台上的情况，如果不单独处理，多级边坡之间的过渡会有问题。换言之，笔者认为我们编辑的廊道模板应尽量把所有情况都考虑进去，以提高样模板的适用性与准确性。
笔者在处理填方分级处的方法，是在平台处约束一个带参数的末端条件，该组件如果显示，说明临界条件成立，此时就应显示一个特定的边坡组件，如图15、图16所示。
图15.临界判断组件
图16.临界情况test
因此，在最多三级填方的模板中，笔者的填方子组件做了五个，有：一级填方边坡、一级填方临界、二级填方边坡、二级填方临界及三级填方边坡。保证了所有情况都有对应的子组件，在显示规则和子父关系正确的情况下，生成的廊道模型多级边坡可以分别选中，这样为后续边坡分级管理与算量提供了可能性。
▌4，成果展示
图17.整体效果
图18.多级填方边坡之间过渡
图19.填挖过渡
▌5，后记
现在要求工程设计人员要具有“工匠精神”，因此对于初步设计的路基边坡BIM模型，理应做到尽善尽美并符合工程设计原理，这也是BIM模型与3DS模型重要区别之一。笔者在此给出了技术方案，分享给广大BIMer进行验证与交流。
目前笔者正在探索如何将路堑墙、路肩墙及路堤挡土墙也加入模板，并根据地面线的高程与坡度进行自动判断。
- THE END -
发表于 2018-10-8 12:54:20
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