摘要：基于邕宾立交为研究对象，针对目前桥梁 BIM 模型构建效率低、难度大且质量难以保障的情况，对 Dynamo 功能节点进行了研究，开发并总结了适用于城市立交桥梁建模的功能节点，进一步降低桥梁BIM入门门槛，有利于推广桥梁BIM应用。通过编写Dynamo 节点程序根据桥梁工程数据对桥梁 BIM 构件进行放置，实现了桥梁 BIM模型快速准确构建的一套建模流程，并用实例验证了本文建模方法的可行性，为 BIM 技术在桥梁工程设计阶段的应用提供了参考。针对桥梁工程施工条件与设计条件不同，需要对图纸进行多次变更的情况，采用参数化建模方式可快速完成对图纸的修改，大大减轻了桥梁设计人员因图纸变更所带来的重复工作量。
关键词：立交桥梁；BIM；装配式桥梁；Revit；快速建模；Dynamo
0、引言
邕宾立交采用三层双苜蓿叶+双半定向蝶型立交形式，立交包括包括快速路桥、ES匝道桥、SE匝道桥、NE匝道桥、EN匝道桥、NW匝道桥、WS匝道、南梧路隧道和兴东路跨快速路桥，桥梁总面积20179.8m2，上部结构分为现浇连续箱梁桥、钢箱梁桥、钢板组合梁，下部结构分为花瓶墩、柱式墩、组合式桥台，其中花瓶墩、柱式墩拟采用预制装配施工。鉴于本立交桥梁规模大、类型多的特点，传统建模采用逐个构件建立、放置的方式，不仅工作量巨大、且容易出错，让建模人员心生畏难。因此建立高效、方便的一整套桥梁建模流程显得尤为重要，我们研究了Dynamo 与 Revit 交互用于桥梁 BIM模型构建方法的可行性，并实现了基于 Dynamo 与 Revit 交互的一整套桥梁建模流程。
1、基于Revit+Dynamo的立交桥梁建模流程
在Revit中建立立交桥模型，首先建立一条用于定位的三维道路中心曲线， 作为放置桥梁上部结构、下部结构和附属工程的基准线；在“公制常规模型”中建立箱梁外轮廓族、内部空心箱室族；在“公制常规模型”中建立常规墩台、“公制体量模型”中建立花瓶墩等异形结构；在“公制常规模型”中建立桥面铺装族、防撞墙族；利用Dynamo在三维道路中心曲线上放置各个位置的箱梁外轮廓、内部空心箱室轮廓，通过Loft放样生成箱梁的外轮廓和内轮廓，布尔运算后生成实际箱梁实体；利用Dynamo在三维道路中心曲线上放置各个位置的墩台族；利用Dynamo在三维道路中心曲线上放置各个位置的桥面铺装轮廓、防撞墙轮廓，通过Loft放样生成箱梁的桥面铺装和防撞墙实体。
2、立交桥梁建模项目应用
2.1 Excel+Dynamo生成三维道路中心曲线
在程序中曲线只能利用一定数量的线段进行拟合，为了快速生成这些线段，我们利用ExcelVBA读取道路平、纵、横数据，处理生成各桩号处三维坐标和路面横坡度。在Dynamo中通过NurbsCurve.ByPoints节点包读取Excel中各个点的三维坐标生成道路空间曲线，同时将Z坐标设为0可以生成道路平面曲线，便于基于道路平面桩号在道路空间曲线定位。
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2.2 标准箱梁、小变宽箱梁的建模应用
标准箱梁建模可分为两步：①建立箱梁截面轮廓族；②在相应桩号上放置箱梁截面轮廓族生成实体。箱梁截面内外轮廓族可以直接在Revit中建立，截面族的放置可通过Dynamo程序实现。首先需要在路线上建立三维坐标系，可根据桥梁起始桩号和跨径在需要的桩号点位建立平面，通过CoordinateSystem.ByPlane节点在路线平面上建立坐标系，调整坐标系的方向使其符合在Revit中建立轮廓族时X、Y轴的关系。因此所生成的坐标系要以空间的Z轴为坐标的Y轴方向，平面的法向方向为坐标的Z轴方向。然后通过Geometry.Transform节点将经过转化的轮廓族导入放置到建立的坐标系上。最后通过Solid.ByLot节点根据放置的截面轮廓放样生成实体。使用上述建模方法分别通过Dynamo程序建立实心和空心箱室实体，通过相互剪切生成最终箱梁模型。
2.3 大变宽（裤衩段）异形箱梁的建模应用
立交裤衩段箱梁是整个项目中的最复杂的地方，虽然箱梁实体的建模思路与标准段箱梁相似，但还存在两个难点：①箱梁分联处鼻端处理。②内部空心箱室布置。我们的解决思路是：①以匝道主线建立箱梁外轮廓（鼻端暂时不处理），在分联匝道鼻端位置建立实体，与主线箱梁外轮廓进行切割，形成带鼻端的箱梁外轮廓。②箱梁内部空心箱室的位置、宽度均在变化，但与桥面宽度和腹板宽度存在关联，因此利用Excel编辑各个位置的桥面宽度和腹板宽，根据各跨的箱室室，计算空心箱室位置和宽度数据，利用Element.SetParameterByName节点包读取该数据作为驱动箱梁族的参数，利用FamilyInstance.ByPoint节点包放置对应未知的空心箱室截面，LOFT形式空心实体，与外轮廓实体布尔运算后生成裤衩箱梁实体。
2.4墩台的建模应用
立交桥梁下部结构建模思路为先建立各类型墩台族，墩台尺寸（如墩台高度、台宽、桩长等）通过族参数进行调整修改；利用Dynamo程序联动Excel表格确定各墩台在道路路线中位置与尺寸参数，通过族实例化生成各墩台；最后根据道路环境调整墩台的角度、横向偏位。在族实例化过程中，由于Revit族实例基于平面位置，而实际墩台往往平行于道路路线法平面，因此墩台根据道路路线自动旋转至平行于道路法平面与墩台横向偏移成为立交桥梁下部结构建模的主要难点。
墩台按设计自动旋转角度与横向偏移的建模思路是通过Dynamo读取各墩台位置道路路线切向量的方位角，计算该方位角与墩台族的夹角，通过旋转命令实现墩台自动旋转；之后以需要横向偏移的距离为斜边，计算相应正弦与余弦值作为世界坐标的X、Y值，通过平移命令实现各墩台的横向偏移。
3、结语
BIM技术源于建筑领域，起步早、应用广泛，相关软件和技术支持非常完善。随着BIM技术在桥梁工程中的应用日渐增多，降低桥梁工程BIM应用难度和门槛，有助于BIM技术在桥梁工程中更好的推广和普及。本文选取国内应用较为广泛的 Autodesk Revit 作为桥梁核心建模软件，结合桥梁的结构特点，并利用软件族功能制作了混凝土简支梁桥 BIM 构件，建立了桥梁BIM构件资源库，形成了通过编写Dynamo节点程序来构建桥梁BIM模型的方法和流程。采用“参数化建族，数据化建模”的桥梁 BIM 模型构建方法，实现了基于Dynamo与Revit交互的一整套桥梁建模流程，为 BIM 技术在桥梁工程领域的应用积累了经验。
论文作者:邱燚可可,宣悦,牙韩元
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/27
标签：桥梁论文; 建模论文; 匝道论文; 道路论文; 节点论文; 外轮论文; 轮廓论文; 《基层建设》2019年第16期论文;