淺淡Inforworks 在橋梁BIM 技術(shù)的應(yīng)用

劉幫 劉建軍 朱國(guó)亞

（中建四局第五建筑工程有限公司1） 廣東深圳 518000 杭州三才工程管理咨詢有限公司2） 浙江杭州 310000）

1 前言

Autodesk Inforworks 具有十分強(qiáng)大的建模功能[1]，而且十分智能，在規(guī)劃道路時(shí)，如果經(jīng)過(guò)河流，則會(huì)自動(dòng)生成橋梁，還帶有相關(guān)模型分析能力，能滿足一些常規(guī)分析，在可視化方面也具有很大的特色，能創(chuàng)建動(dòng)畫(huà)視頻，功能較完善。

在當(dāng)前橋梁BIM 工作中，進(jìn)行橋梁建模和優(yōu)化工作時(shí)，通常考慮Revit 或者Civil 3D 進(jìn)行橋梁BIM建模工作，然后在Inforworks 進(jìn)行優(yōu)化。該方法具有模型精度高、數(shù)據(jù)可靠的優(yōu)點(diǎn)。但也存在建模時(shí)間較長(zhǎng)，Revit 模型存在與地形結(jié)合度不高的缺點(diǎn)，而Civil 3D 存在橋梁樁基處理困難的缺點(diǎn)，如果采用Inforworks 進(jìn)行橋梁建模是否會(huì)取得深入的成果，值得思考。

2 工程概況

該項(xiàng)目位于貴州省遵義市，從整條線路選取一段，其中包括兩座橋、一段路基，主要數(shù)據(jù)為：

2.1 鐵匠巖1#中橋，起訖樁號(hào)K29+527-K29+603，長(zhǎng)度76 米，中心樁號(hào)K29+565，結(jié)構(gòu)形式為2-30m預(yù)應(yīng)力鋼筋砼T 梁。

2.2 鐵匠巖1#中橋，起訖樁號(hào)K29+666-K29+708，長(zhǎng)度46 米，中心樁號(hào)K29+565，長(zhǎng)度46 米，結(jié)構(gòu)形式為1-30m 預(yù)應(yīng)力鋼筋砼T 梁。

3 Infor works 創(chuàng)建橋梁模型

Inforworks 擁有創(chuàng)建橋梁模型功能，但是在地形何處創(chuàng)建模型，缺少精確性的定位，而且需要對(duì)坐標(biāo)系較精通。這里采用Civil 3D 創(chuàng)建道路，然后在Inforworks 進(jìn)行橋梁建模。

首先，根據(jù)圖紙坐標(biāo)樁號(hào)，導(dǎo)入設(shè)計(jì)平曲線、縱斷面，部件編輯器制作橫斷面，生成道路(如圖1）。

然后，生成道路和曲面模型，導(dǎo)入Inforworks，即確定結(jié)構(gòu)物在地形中的位置。選取的這段路，兩端是橋，橋長(zhǎng)度是已知，把導(dǎo)入的道路模型選取長(zhǎng)度設(shè)置橋梁（如圖2）。

最后，橋梁設(shè)置完成后，在縱斷面視圖調(diào)整路線標(biāo)高，通過(guò)設(shè)置多個(gè)變坡點(diǎn)保證整條路線標(biāo)高準(zhǔn)確。在進(jìn)行橋梁橋墩、樁基、承臺(tái)等參數(shù)設(shè)置（如圖3），以保證橋梁模型與設(shè)計(jì)圖紙橋梁結(jié)構(gòu)物保證最大程度的相似。

注意在Inforworks 對(duì)線性的調(diào)整沒(méi)有Civil 3D 中精度高，所以一定要保證導(dǎo)入進(jìn)去的道路模型精確度符合圖紙要求。在進(jìn)行參數(shù)化調(diào)整時(shí)，根據(jù)已知參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，比如T 梁屬性、幾何圖形、類(lèi)型進(jìn)行設(shè)置（如圖4），設(shè)置完成一根T 梁則可應(yīng)用于整個(gè)橋梁T 梁。

圖1 Civil 3D 創(chuàng)建路面

圖3 橋梁、道路模型

圖4 橋梁T 梁參數(shù)化

4 Infor works 橋梁設(shè)計(jì)優(yōu)化

4.1 橋梁線性優(yōu)化

橋梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論是現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)的目標(biāo)[2]，在Inforworks 橋梁分析模板有一項(xiàng)橋梁線性優(yōu)化分析功能，該功能會(huì)分析該橋結(jié)構(gòu)、受力等是否存在問(wèn)題，對(duì)不合適的T 梁或其他結(jié)構(gòu)物會(huì)通過(guò)不同的顏色顯示某個(gè)T 梁不合格，需要重新進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)置或者設(shè)置材料特性來(lái)滿足橋梁結(jié)構(gòu)受力。同時(shí)，會(huì)生成非常詳細(xì)的橋梁設(shè)計(jì)報(bào)告，該報(bào)告是針對(duì)橋梁不同階段進(jìn)行分析，該報(bào)告含有諸多分析且提供詳細(xì)的說(shuō)明，針對(duì)特殊分析還附有計(jì)算過(guò)程（如圖5）?？梢越o橋梁設(shè)計(jì)人員作為一個(gè)理論參考數(shù)據(jù)。

報(bào)告針對(duì)施工階段的橋梁設(shè)計(jì)，也提供相關(guān)內(nèi)容（如圖6），主要是分析初始預(yù)應(yīng)力、彈性松弛損失、時(shí)變損失的精細(xì)估計(jì)等數(shù)據(jù)，在需要深入研究橋梁時(shí)，此報(bào)告數(shù)據(jù)能提供非常有用的數(shù)據(jù)，以保證該橋梁合理性。

進(jìn)一步根據(jù)報(bào)告內(nèi)容，完全可以降低橋梁結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)性，針對(duì)上述簡(jiǎn)支橋梁完全可以出具橋梁線性優(yōu)化報(bào)告，從施工方的角度，都可以得出橋梁結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定與合適。保證工程結(jié)構(gòu)物的準(zhǔn)確性。

圖 5 縱向剛度參數(shù)計(jì)算過(guò)程

圖6 橋梁設(shè)計(jì)優(yōu)化-施工階段

4.2 橋梁其他優(yōu)化

（1）工程量驗(yàn)算

根據(jù)在Inforworks 已經(jīng)創(chuàng)建好的橋梁模型，可以直接得出創(chuàng)建模型的工程數(shù)量表（如圖7），工程量表是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新的，模型更改。數(shù)量表會(huì)馬上更新。同時(shí)，還能對(duì)橋臺(tái)土石方開(kāi)挖量進(jìn)行計(jì)算。因其不能對(duì)土屬性進(jìn)行設(shè)置且混凝土結(jié)構(gòu)中未設(shè)置鋼筋，Inforworks 出具工程量只能說(shuō)明一個(gè)大概值，無(wú)法指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

圖7 橋梁工程數(shù)量

（1）動(dòng)畫(huà)模擬和邊坡開(kāi)挖三維形式

根據(jù)已經(jīng)創(chuàng)建好的模型，可以進(jìn)行漫游（如圖8），體驗(yàn)項(xiàng)目建成效果圖，在出具工程效果視頻時(shí)，運(yùn)用此功能非常方便簡(jiǎn)潔，渲染效果比CIVIL 3D 和Revit 要好，地形采用坐標(biāo)高程點(diǎn)控制，地形曲面也十分精確，在地形上進(jìn)一步創(chuàng)建3D 樹(shù)木、河流模型，可以使效果圖非常貼近現(xiàn)實(shí)地形，在用動(dòng)畫(huà)漫游時(shí)，也能讓操作者體會(huì)到身臨其境的感覺(jué)，這里通過(guò)對(duì)鐵匠巖1、2 號(hào)橋梁進(jìn)行了動(dòng)畫(huà)模擬，從視頻效果來(lái)看線性較好。適合出具效果圖。

Inforworks 在對(duì)邊坡設(shè)置時(shí)，有邊坡長(zhǎng)度和坡度兩種設(shè)置，材質(zhì)也特別豐富，在進(jìn)行路線選線、邊坡樣式選擇時(shí)，較簡(jiǎn)潔方便，生成速度也特別快。在邊坡配合地形時(shí)，效果很好（如圖9）。這里對(duì)鐵匠巖1、2 號(hào)中間段路基進(jìn)行邊坡設(shè)置，按照一定的坡度放坡，在設(shè)置一級(jí)邊坡時(shí)，該功能十分方便。但是涉及多級(jí)邊坡時(shí)，還是需要配合Civil 3D 部件編輯器。

圖8 三維漫游

圖9 邊坡開(kāi)挖形式

5 建模與優(yōu)化過(guò)程對(duì)比分析

通過(guò)針對(duì)工程實(shí)例，進(jìn)行模型創(chuàng)建前后的建模難點(diǎn)和應(yīng)用點(diǎn)優(yōu)化分析，得出Inforworks 在創(chuàng)建橋梁模型的優(yōu)缺點(diǎn)，在應(yīng)用優(yōu)化分析時(shí)的長(zhǎng)處和短處也進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，結(jié)合Civil 3D 和Revit 創(chuàng)建的橋梁模型的特點(diǎn)，作出如下對(duì)比分析（如表1）。

表1 建模方法優(yōu)缺點(diǎn)分析

6 總結(jié)

通過(guò)工程實(shí)例分析Inforworks 在創(chuàng)建和優(yōu)化橋梁模型的優(yōu)缺點(diǎn)，在優(yōu)化橋梁模型時(shí)具有的優(yōu)勢(shì)，在與Civil 3D 和Revit 做對(duì)比分析后，更能得出Inforworks 在道路規(guī)劃方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，而在具體指導(dǎo)施工方面存在短板。需要操作者結(jié)合具體的工程實(shí)際選擇相應(yīng)的技術(shù)分析路徑。

同時(shí)，各種BIM 軟件對(duì)自身創(chuàng)建模型識(shí)別度較高、分析速度較快，所有針對(duì)采用何種BIM 應(yīng)用采用何種方法進(jìn)行優(yōu)化，要具有客觀的認(rèn)識(shí)。假如設(shè)計(jì)人員在橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，只想考慮整體橋梁受力，而且橋梁并沒(méi)有定型，則從Inforworks 建立橋梁模型是可行的，也是在理的。如果是施工人員，需要針對(duì)橋梁出具精細(xì)化工程量和精細(xì)化模型，利用Civil 3D 和Revit 創(chuàng)建精細(xì)化橋梁模型是應(yīng)該考慮的。

橋梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工技術(shù)難度大[3]，利用BIM 技術(shù)能很好的簡(jiǎn)化橋梁施工復(fù)雜程度，讓工程更加透明，在后續(xù)研究的內(nèi)容的中，將會(huì)著重研究橋梁BIM 技術(shù)的落地點(diǎn)。