基于CATIA的剛構(gòu)橋快速建模方法

黃穎銳 柯愈明 楊文軍 王羽

（1.重慶金交勁通科技股份有限公司，重慶 401336；2.重慶高速工程顧問有限公司，重慶 401121）

一、概述

信息的承載是BIM模型一個非常重要的功能，市場上的BIM軟件大多數(shù)都可以做到簡單文字信息的錄入，但是僅有文字信息是不夠的，用于運維階段的BIM模型應達到LOD500的建模精度，承載的信息非常復雜，因此單一的BIM建模軟件所收錄的信息遠遠不夠，需要借助管理平臺和龐大的數(shù)據(jù)庫來承載信息。

二、建模軟件的選擇

目前，市場上應用于土木行業(yè)的BIM主流軟件主要有Autodesk平臺、Bentley平臺、Dassault 平臺三大平臺，其優(yōu)缺點為：

Autodesk平臺：代表軟件有Revit、Civil3D、BIM360等，適用于工民建領(lǐng)域，操作門檻較低，是目前建筑行業(yè)中最常用的BIM平臺，但是專業(yè)覆蓋面窄，文件格式不統(tǒng)一，對于大體量模型的支持能力差，故不適用于土木行業(yè)；

Bentley平臺：代表軟件有PowerCivil、AECOsim、ProjectWise等，適用于大型基礎(chǔ)建設(shè)，但參數(shù)化能力較弱，制作復雜異型結(jié)構(gòu)時費時費力，適用于土木行業(yè)常規(guī)項目；

Dassault平臺：代表軟件有CATIA、Solidworks、DigitalProjet等，CATIA具有出色的參數(shù)化功能，異型結(jié)構(gòu)和精細化建模優(yōu)勢明顯，支持大體量模型制作，但操作門檻高。

綜合考慮各個軟件的優(yōu)缺點與橋梁狀態(tài)監(jiān)測模型的需求，最終采用Dassault平臺旗下的CATIA軟件進行建模工作。CATIA軟件兼容性較好，支持信息共享，能夠提供開放性的平臺，有助于后續(xù)的開發(fā)。

三、參數(shù)化建模

（一）建模思路

剛構(gòu)橋主體結(jié)構(gòu)主要由主梁節(jié)段、0#塊、主墩、重力式橋臺組成，0#塊、主墩、橋臺可直接利用CATIA的模板功能進行實例化，主梁節(jié)段由于參數(shù)較多，實例化個數(shù)較多，故采用知識工程編程功能自動化建模。由于不同剛構(gòu)橋的主梁橫隔板、人洞、支座現(xiàn)澆段的構(gòu)造略有不同，因此在快速建模完成后需進行適當?shù)男薷摹?/p>

（二）參數(shù)設(shè)置

CATIA具有強大的參數(shù)化功能，所包含的參數(shù)類型包括長度、角度、實數(shù)、整數(shù)、字符串、布爾、區(qū)域、體積、點、直線等。對于剛構(gòu)橋而言，主要分為主梁節(jié)段、0#塊、主墩、橋臺四部分。

主梁節(jié)段主要包括該梁段起點樁號，梁段長度，以及兩端截面尺寸。兩端截面尺寸參數(shù)包括梁寬、梁高、頂板厚、底板厚、腹板厚等16個參數(shù)。大樁號端與小樁號端共32個參數(shù)，加上小樁號端參數(shù)與節(jié)段長度，共計34個參數(shù)。對于指定橋梁，通常D1～D7、A、d1～d4為固定值，L1～L4為變值，即有24個參數(shù)值相同，10個參數(shù)值不同，特殊情況下變值數(shù)量會增加。

由于后續(xù)代碼驅(qū)動需要自動識別參數(shù)值，因此主梁節(jié)段參數(shù)表需嚴格設(shè)置，長度單位均為米，角度采用角度制，如表1所示。

表1. 參數(shù)化表格

同理，根據(jù)剛構(gòu)橋設(shè)計圖可確定0#塊、重力式橋臺、主墩的參數(shù)值。

（三）剛構(gòu)橋模板創(chuàng)建

通過CATIA建模功能，完成主梁節(jié)段、0#塊、主墩、橋臺模板制作。

（四）核心代碼

CATIA知識工程編碼的語言為Java，Java是一門面向?qū)ο缶幊陶Z言，具有簡單性、面向?qū)ο?、分布式、健壯性、安全性、平臺獨立與可移植性、多線程、動態(tài)性等特點，可以編寫桌面應用程序、Web應用程序、分布式系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)應用程序等。由于剛構(gòu)橋主梁節(jié)段數(shù)量較多，依次手動輸入?yún)?shù)較為繁瑣，故可利用知識工程編碼進行自動化建模。該步驟需要提供主梁節(jié)段模板與對應參數(shù)表格，核心代碼如下：

該段代碼通過針對性修改，也可適用于各種大中型工程項目的主梁、橋墩、路基、護欄等重復性的批量化建模工作。