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摘要：以嘉鱼长江公路大桥为实例，应用欧特克平台inventor等系列软件，将混合梁斜拉桥构件划分为混凝土箱梁、钢箱梁、钢混结合段、混凝土桥塔及桥墩、护栏等附属设施，分别建立相应的构件库，通过路线三维标准精确拼装，形成完整BIM全桥模型。探讨了BIM技术(inventor)在大跨度斜拉桥设计阶段工程量计算、CAD二维图纸导出、Autodesk Infraworks漫游展示等具体应用，为类似项目的BIM应用做出了有益探索。
关键词：BIM技术；inventor；大跨度斜拉桥；设计
建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)思想开始于上世纪70年代出。经过几十年的发展，如今在工程界已经得到了越来越多的应用。桥梁作为一种特殊的建筑结构，形式多样，结构复杂，对交通影响大，尤其对于某些异形特殊结构，使用传统的方法成本很高。而BIM技术能够很好地解决这些问题，因此BIM 技术在解决桥梁复杂问题方面的优势也逐渐得到业界认可，已逐渐在桥梁设计、施工中得到运用。
笔者通过嘉鱼长江公路大桥BIM项目试点实施研究，建立了混合梁斜拉桥主要构件库，建立了完整的斜拉桥BIM模型，为混合梁斜拉桥正向设计做出了有益探索。
1项目概况
嘉鱼长江公路大桥主桥为主跨920m双塔双索面混合梁斜拉桥，总体路径布置为(70+85+72+73)m +920m+(330+100)m，连续半漂浮体系，全长1650m。大桥采用双向6车道高速公路标准设计，设计时速100km/h，桥梁设计荷载为公路I级（见图1）。
图1 嘉鱼长江公路大桥总体布置图
嘉鱼长江大桥主跨及南边跨采用闭口钢箱梁，北边跨采用相同外形的混凝土箱梁，梁高3.8m，箱梁全宽(含风嘴)38.5m。桥塔采用倒Y钻石型桥塔，其中洪湖侧(北)塔高235m，嘉鱼侧(南)塔高251.41m。
2模型建立
目前BIM主流设计软件主要采用美国Auto Desk- Revit系列软件、美国Bentley系列和法国达索系列软件。考虑到嘉鱼大桥结构特点，本次BIM项目应用结构建模采用Inventor，路线、地形地质建模采用Civil-3D，模型整合、漫游采用Infraworks、Navisworks等。
2.1 构件库建立
BIM模型能否快速高效准确的建立是设计单位非常关注的一个环节。使用Inventor可以方便的建立参数化构件库。对于常规桥梁比如预制T梁、小箱梁，中小跨径组合梁包括匝道现浇箱梁，构件库相当标准图，可以直接调用组装生成桥梁；对于大跨径斜拉桥、悬索桥等特殊结构有可能每个项目都存在差异，需要对构件库修改增加。当构件库积累丰富后，也基本可以做到调用构件库修改参数、组装生成桥梁。
2.1.1 混凝土箱梁
嘉鱼大桥混凝土箱梁共有47个节段，进行研究归类后，将混凝土节段分为标准节段、塔下节段、交界墩节段、辅助墩节段以及钢混结合段。
混凝土箱梁建模思路为首先建立标准截面的二维草图，并通过链接EXCEL表格进行参数化尺寸驱动。考虑到混凝土箱梁截面顶底板、腹板厚度变化较多，且横隔板处倒角较复杂，采用ifeature、放样功能建立标准段多实体文件、生成零部件做成混凝土箱梁梁段组件。这样就做好了标准混凝土梁段的构件库。标准梁段模型见图2。
图2 混凝土箱梁三维模型
2.1.2 钢箱梁及钢混结合段
钢箱梁建模过程与混凝土箱梁类似。但钢箱梁为薄板组件，一个梁段内板件厚度、宽度没有或者很少存在变化，因此采用衍生、拉伸等功能建立标准段多实体文件，后续建模过程与混凝土箱梁基本类似。钢箱梁尤其是钢混结合段U型加劲肋及T型加劲肋比较多，加之有桥面横坡的存在，在建模过程中需要尤其注意。标准钢箱梁模型见图3，钢混结合段钢结构模型见图4。
图3 钢箱梁三维模型
图4 钢混结合段钢结构三维模型
2.1.3 混凝土桥塔及桥墩
混凝土桥塔、桥墩与混凝土箱梁的建模过程类似。桥塔内部构造比较复杂，对电梯、人洞等需要精确模拟。
2.1.4 护栏等附属设施
对防撞护栏、检修道栏杆进行分类建模，建立标准构件库，三维模型见图6、图7。限于篇幅，不再单独列出其他构件库模型。
图5 桥塔、桥墩三维模型
图6 防撞护栏三维模型
图7 检修道栏杆三维模型
2.2 全桥模型的建立
所有构件库完成后，通过设计复制生成项目实例，在EXCEL表格中根据实际尺寸调整相关参数，然后基于三维坐标的路线文件进行装配，可以将主梁、塔墩、拉索、护栏及灯柱等构件精确定位，见图8。
图8 全桥三维模型
3工程算量及CAD二维图纸导出
利用Inventor中BOM表可以精确计算混凝土方量、钢结构重量，见图9。
图9 桥塔BOM表工程算量
在Inventor中建立模型后，可以直接工程出图，得到设计所需的工程图。在工程图中，可以根据设计需要得到模型任意位置的平、立、剖面图。对一些比较复杂的节点、细部构造，可以准确的生成节点详图，并加以三维展示，有利于施工现场技术人员更好的理解设计意图、避免错误。下图为钢混结合段二维出图示意，可以完全达到施工图设计深度，见图10。
图10 钢混结合段工程出图示例
4 Autodesk Infraworks漫游展示
Autodesk Infraworks是面向基础设施行业的BIM软件，其卓越的功能涵盖了规划、初步设计、模拟仿真等项目设计的全过程。本项目通过在Civil-3D中生成地形、地质，并将Inventor模型导入处理融入场景中，实现了大桥场地漫游、较好的展示了嘉鱼大桥在真实场景中的风采，见图11、图12。
图11 漫游效果展示(鸟瞰)
图12 漫游效果展示(桥面)
5 结论
(1)参数化的基础，是标准化。因此严格按照标准建立构件库，是快速建模的前提。并且只有在构件库积累到了一定程度后，BIM设计才可能在效率上相对传统二维设计具备优势。
(2)BIM软件是一种功能非常强大的工具，具有非常广阔的前景。但现阶段还不完善，还需要进行大量的二次开发才能满足交通设计行业的需求。
(3)BIM技术的发展应用，前提还需要国家相关部门尽早制定出台行业标准，对BIM设计进行指导、规范，提出明确的交付标准和收费标准，以使BIM技术能够快速健康发展。
参考文献
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[2]宋福春,陈冲,张兴,等.BIM技术在大跨度斜拉桥设计中的应用[J].沈阳建筑大学学报(自然科学版),2016(1):115-123.
[3]刘伟.基于建养一体化的大跨度斜拉桥BIM应用技术[J].广东公路交通，2016(4)：45-49.
作者简介
杨灿（1985-），男，桥梁工程师。主要从事桥梁设计工作。
论文作者:杨灿1,张进2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第17期
论文发表时间:2018/8/7
标签：嘉鱼论文; 斜拉桥论文; 模型论文; 构件论文; 混凝土论文; 大桥论文; 标准论文; 《基层建设》2018年第17期论文;