基于自動(dòng)建模的BIM正向設(shè)計(jì)在互通立交橋中的應(yīng)用研究

聶 偉， 郭 峰， 李 婷， 毛阿立， 陳 述, 劉 鑫

(1.湖南省交通科學(xué)研究院有限公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410015； 2.湖南省交通運(yùn)輸廳規(guī)劃與項(xiàng)目辦公室， 湖南 長(zhǎng)沙 410116)

0 引言

隨著我國(guó)高速公路快速發(fā)展，工程行業(yè)信息化應(yīng)用水平不斷提升，BIM技術(shù)在公路工程中得到廣泛應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外學(xué)者及相關(guān)單位也開始著力于高速公路基于BIM正向設(shè)計(jì)應(yīng)用研究[1-6]。黃亞棟等[7]研究利用公路工程設(shè)計(jì)BIM系統(tǒng)對(duì)路基、隧道進(jìn)行數(shù)字化正向設(shè)計(jì)。魏章俊等[8]研究利用Revit+Dynamo對(duì)盾構(gòu)管片進(jìn)行自動(dòng)化建模，解決了盾構(gòu)管片BIM建模效率低的問(wèn)題。高強(qiáng)[9]研究了基于BIM平臺(tái)的參數(shù)化橋梁模型創(chuàng)建及應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)橋梁快速參數(shù)化建模，并驗(yàn)證了參數(shù)化建模的優(yōu)越性和便捷性。上述研究都涉及到了正向設(shè)計(jì)和自動(dòng)建模的方法和流程，主要采用的BIM工具是Revit、Dynamo和公路工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)，研究出了很多有價(jià)值的正向設(shè)計(jì)和自動(dòng)建模方法，有很高的應(yīng)用價(jià)值和推廣前景。但上述研究都未涉及到高速公路互通橋梁正向設(shè)計(jì)自動(dòng)建模，且公路工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)出具的模型無(wú)法與其他軟件模型進(jìn)行較好地融合。高速公路互通橋梁具有路線交叉多、橫縱坡變化大、橋面寬度變化大、曲率半徑小、地勢(shì)起伏大、構(gòu)件數(shù)量多等特點(diǎn)，導(dǎo)致其BIM建模復(fù)雜，設(shè)計(jì)方案多變，正向設(shè)計(jì)難以推行。目前，設(shè)計(jì)階段BIM技術(shù)應(yīng)用大多集中在方案比選、方案匯報(bào)。高速公路工程模型因體量大、橋梁模型復(fù)雜、受力驗(yàn)算難，還無(wú)法做到全線正向設(shè)計(jì)，同時(shí)還面臨高速公路建設(shè)過(guò)程中BIM應(yīng)用各階段BIM模型難以統(tǒng)一、模型建設(shè)難度大，設(shè)計(jì)信息丟失嚴(yán)重等問(wèn)題。

本文以某高速公路互通橋梁項(xiàng)目為依托，研究基于自動(dòng)建模的BIM正向設(shè)計(jì)在互通立交橋中的應(yīng)用，利用可視化編程程序自動(dòng)創(chuàng)建互通橋梁模型，并將互通橋梁模型與公路工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的路基路面模型整合，形成互通區(qū)正向設(shè)計(jì)模型。形成的正向設(shè)計(jì)BIM成果，可大幅度降低模型數(shù)據(jù)生成難度。探索出了一套高速公路互通橋梁自動(dòng)建模的方法和流程，使模型的精度、準(zhǔn)確性及建模效率大幅提升。該研究成果復(fù)用性高，可為后續(xù)類似高速公路互通橋梁模型創(chuàng)建提供思路和方法。

1 目前互通橋梁BIM建模方法及不足

目前高速公路互通橋梁建模方法多采用基于Revit平臺(tái)建模，部分采用基于Bentley的MicroStation和OpenBridge Designer進(jìn)行建模。但這兩種建模形式都存在比較明顯的不足(見表1)。

表1 傳統(tǒng)互通橋梁BIM建模方法及劣勢(shì)建模工具建模方法及流程不足AutoDesk Re-vit① 參數(shù)族文件創(chuàng)建: 利用族樣板文件創(chuàng)建各構(gòu)件類型參數(shù)化族文件,并設(shè)定相應(yīng)參數(shù),以便進(jìn)行修改;② 新建項(xiàng)目文件: 將已有CAD底圖和各構(gòu)件類型參數(shù)族文件導(dǎo)入項(xiàng)目文件,族文件按照CAD地圖位置進(jìn)行布置并修改參數(shù),完成單位工程BIM模型創(chuàng)建;③ 利用Revit項(xiàng)目文件鏈接,完成各單位工程的BIM模型整合① 模型創(chuàng)建工作量大:需要對(duì)每個(gè)構(gòu)件進(jìn)行單獨(dú)布置并修改參數(shù),使其能夠符合設(shè)計(jì)圖紙要求。這使建模人員工作量極大,效率較低,間接地提升了BIM技術(shù)應(yīng)用成本;② 模型精度和準(zhǔn)確性難以保證:每個(gè)模型構(gòu)件需要人工修改,提高了偶然錯(cuò)誤可能性,且部分異形、曲線構(gòu)件難以準(zhǔn)確定位,導(dǎo)致模型精度難以滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求,無(wú)法指導(dǎo)后續(xù)BIM應(yīng)用基于Bentley的MicroStation、OpenBridgeDesigner① 對(duì)各構(gòu)件類型參數(shù)化建模,形成模型庫(kù)(橋梁組件);② 利用線形和地形布置橋梁構(gòu)件模型組件完成橋梁模型創(chuàng)建,較Revit建模效率和準(zhǔn)確性有很大提升① 軟件價(jià)格昂貴,成本較高,大部分企業(yè)和個(gè)人難以負(fù)擔(dān);② 模型成果與AutoDesk系列軟件成果整合難度較大

2 互通橋梁自動(dòng)建模方法

互通橋梁自動(dòng)建模方法可較好地解決各構(gòu)件類型模型布置問(wèn)題，提高模型布置效率，同時(shí)可根據(jù)構(gòu)件實(shí)際坐標(biāo)放置模型，并根據(jù)橋梁中心線自動(dòng)匹配布置曲線構(gòu)件，極大地提高了模型精度和準(zhǔn)確性。

2.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

根據(jù)設(shè)計(jì)文件或橋梁曲線要素?cái)?shù)據(jù)，準(zhǔn)備橋梁

中心線曲線要素?cái)?shù)據(jù)表、橋梁樁基布置位置關(guān)系及相關(guān)尺寸信息表、承臺(tái)/系梁、墩身、支座墊石、T梁、附屬結(jié)構(gòu)等構(gòu)件尺寸信息及位置關(guān)系表。相關(guān)數(shù)據(jù)作為橋梁自動(dòng)建?；A(chǔ)，程序根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)在BIM建模軟件中自動(dòng)生成模型。樁基數(shù)據(jù)樣例見表2。

2.2 橋梁族文件創(chuàng)建

根據(jù)設(shè)計(jì)圖確定橋面寬度，同時(shí)以此為依據(jù)確定樁基類型、承臺(tái)形式、墩身形式、蓋梁形狀、T梁長(zhǎng)度、護(hù)欄形式等，并根據(jù)各類型特點(diǎn)選擇不同族類型創(chuàng)建各構(gòu)件類型參數(shù)族文件，供BIM建模軟件內(nèi)置各構(gòu)件具體參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)布置，各構(gòu)件類型族文件及相應(yīng)參數(shù)示例見圖1、圖2。

表2 樁基基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備樣例墩號(hào)里程/樁數(shù)/根橫橋向間距/m斜交角度/(°)樁頂標(biāo)高/m路線偏移值/m樁長(zhǎng)/m樁徑/m材料1#61 83427.29081.900 6.528.31.8C30砼2#61 86427.29080.600 6.538.61.8C30砼3#61 89427.29081.900 6.539.81.8C30砼4#61 92427.29081.900 6.539.81.8C30砼5#61 95427.29087.300 6.521.71.6C30砼

圖1 樁柱墩參數(shù)族文件

圖2 T梁參數(shù)族文件

2.3 橋梁中心線生成

根據(jù)橋梁曲線要素表，整理出生成橋梁中心線的必備參數(shù)。平曲線參數(shù)主要包含交點(diǎn)編號(hào)、交點(diǎn)坐標(biāo)、緩和曲線長(zhǎng)度、緩和曲線半徑等。形成表格，利用Plane Curve.ByData、File.ToDate等節(jié)點(diǎn)自動(dòng)讀取橋梁平曲線要素?cái)?shù)據(jù)表并自動(dòng)生成橋梁中心線，以此作為互通橋梁自動(dòng)建模的基礎(chǔ)。

2.4 橋梁模型自動(dòng)生成

利用三維可視化編程程序，編制樁基、承臺(tái)/系梁、墩身、蓋梁、支座墊石、T梁等構(gòu)件自動(dòng)布置程序，并根據(jù)各構(gòu)件類型基礎(chǔ)數(shù)據(jù)自動(dòng)生成橋梁模型。

2.4.1樁基及柱式墩模型自動(dòng)生成

樁基和柱式墩屬于點(diǎn)狀構(gòu)件，確定樁基坐標(biāo)即可完成樁基和柱式墩模型生成；而確定樁基里程、間距即可根據(jù)橋梁中心線確定樁基坐標(biāo)。確定各樁基坐標(biāo)后，完成各樁基和柱式墩自動(dòng)布置到實(shí)際坐標(biāo)上，再利用參數(shù)驅(qū)動(dòng)模塊，自動(dòng)給各樁基和柱式墩構(gòu)件內(nèi)置參數(shù)，由驅(qū)動(dòng)模型自動(dòng)完成修改。利用Family Instance.By Point和Plane Curve.Points For Piles節(jié)點(diǎn)確定樁基坐標(biāo)并自動(dòng)創(chuàng)建樁基和柱式墩模型，利用Element.Set Parameter By Name節(jié)點(diǎn)設(shè)置各構(gòu)件參數(shù)。樁基主要包含墩號(hào)、里程、樁間距、樁頂標(biāo)高、路線偏移值、樁徑、樁長(zhǎng)、材質(zhì)等參數(shù)，柱式墩主要包含墩號(hào)、里程、間距、墩頂標(biāo)高、路線偏移值、墩徑、墩高、材質(zhì)等參數(shù)。形成表格，以便自動(dòng)完成樁基和柱式墩模型布置和修改。

利用Plane Curve.Points For Piles、Family Instance.By Point、Geometry.Translate等節(jié)點(diǎn)，讀取橋梁樁基、柱式墩數(shù)據(jù)表中數(shù)據(jù)確定模型構(gòu)件坐標(biāo)，并在對(duì)應(yīng)坐標(biāo)生成模型。再利用Element.SetParameterByName節(jié)點(diǎn)將讀取到的構(gòu)件參數(shù)內(nèi)置到對(duì)應(yīng)模型，驅(qū)動(dòng)模型根據(jù)參數(shù)完成修改更新模型。完成程序編輯后運(yùn)行即可自動(dòng)生成橋梁樁基和柱式墩模型，樁基、柱式墩模型見圖3。

圖3 樁基、墩柱模型

2.4.2系梁及蓋梁模型自動(dòng)生成

系梁、蓋梁屬于線性構(gòu)件，生成模型則確定中心線，按照設(shè)置規(guī)則系梁和蓋梁中心線即為樁基坐標(biāo)連線，以此思路，利用樁基坐標(biāo)生成樣條線，并根據(jù)樣條線生成系梁及蓋梁即可。再利用參數(shù)驅(qū)動(dòng)模塊，自動(dòng)給各系梁、蓋梁內(nèi)置參數(shù)，驅(qū)動(dòng)模型自動(dòng)完成修改。由Family Instance By Mileage和Plane Curve.Initial Point節(jié)點(diǎn)確定中心線并自動(dòng)創(chuàng)建模型，Element.Set Parameter By Name節(jié)點(diǎn)設(shè)置各構(gòu)件參數(shù)，系梁主要包含墩號(hào)、里程、系梁高、系梁頂標(biāo)高、系梁順橋向長(zhǎng)度、材質(zhì)等參數(shù)。蓋梁主要包含主要包含墩號(hào)、里程、蓋梁底高程、寬度、橫坡、蓋梁邊線離樁基中心距離等參數(shù)，形成表格。

利用Plane Curve.Initial Point、Famy liInstance.By-Mileage、Geometry.Translate、List.Transpose等節(jié)點(diǎn)，讀取表中數(shù)據(jù)確定系梁中線和蓋梁中心線并在對(duì)應(yīng)中心生成系梁和蓋梁模型。再利用參數(shù)驅(qū)動(dòng)模塊節(jié)點(diǎn)將讀取到的參數(shù)內(nèi)置到對(duì)應(yīng)模型，由驅(qū)動(dòng)模型根據(jù)參數(shù)完成修改并更新模型。完成程序編輯后運(yùn)行即可自動(dòng)生成橋梁系梁和蓋梁模型(見圖4)。

圖4 系梁、蓋梁模型

2.4.3支座墊石模型自動(dòng)生成

支座墊石屬于點(diǎn)狀構(gòu)件，確定一個(gè)支座墊石坐標(biāo)并根據(jù)支座墊石間距即可完成，以此思路，確定最外側(cè)支座墊石離蓋梁邊線距離即可確定坐標(biāo)。確定第1個(gè)墊石坐標(biāo)和間距，完成支座墊石自動(dòng)布置，再由參數(shù)驅(qū)動(dòng)模塊自動(dòng)給支座墊石內(nèi)置參數(shù)，驅(qū)動(dòng)模型自動(dòng)完成修改。由Family Instance.By Point和Plane Curve.Points For Equal Distance節(jié)點(diǎn)確定支座墊石坐標(biāo)并自動(dòng)創(chuàng)建支座墊石模型，Element.Set Parameter By Name節(jié)點(diǎn)設(shè)置各構(gòu)件參數(shù)，支座墊石主要包含長(zhǎng)、寬、高、頂高程等參數(shù)。完成程序編輯后運(yùn)行即可自動(dòng)生成支座墊石模型(見圖5)。

圖5 支座墊石模型

2.4.4T梁模型自動(dòng)生成

T梁自動(dòng)布置只需確定T梁中線、起點(diǎn)樁號(hào)、長(zhǎng)度及相應(yīng)支座坐標(biāo)即可完成。確定T梁中線及起終點(diǎn)高程完成T梁自動(dòng)布置，由參數(shù)驅(qū)動(dòng)模塊，自動(dòng)給T梁內(nèi)置參數(shù)，驅(qū)動(dòng)模型自動(dòng)完成修改。利用Line.By Mileage And Elevation節(jié)點(diǎn)確定T梁位置并自動(dòng)創(chuàng)建支座墊石模型，利用Element.Set Parameter By Name節(jié)點(diǎn)設(shè)置各構(gòu)件參數(shù)。完成程序編輯后運(yùn)行即可自動(dòng)生成T梁模型(見圖6)。

圖6 T梁模型

3 互通橋梁自動(dòng)建模應(yīng)用

3.1 某高速公路互通橋梁AB匝道應(yīng)用

3.1.1工程簡(jiǎn)介

互通橋梁中心樁號(hào)為K57+100，與服務(wù)區(qū)復(fù)合設(shè)置，根據(jù)轉(zhuǎn)彎交通量大小、地方路網(wǎng)規(guī)劃與等級(jí)，結(jié)合服務(wù)區(qū)總體布置情況，互通采用變異單喇叭形互通形式，A匝道上跨主線，G匝道下穿主線，G匝道從左側(cè)服務(wù)區(qū)北側(cè)迂回后匯入A匝道。該互通采用BIM正向設(shè)計(jì)完成施工圖設(shè)計(jì)，路基工程可通過(guò)公路工程BIM設(shè)計(jì)子系統(tǒng)直接設(shè)計(jì)并出具施工圖?；ネ▍^(qū)橋梁工程因曲線半徑小、橫坡大、交叉多，無(wú)法利用公路工程BIM設(shè)計(jì)子系統(tǒng)完成橋梁工程精確模型創(chuàng)建。本文以A、B匝道互通橋梁模型創(chuàng)建為例，驗(yàn)證基于可視化編程程序互通橋梁自動(dòng)建模的可行性和優(yōu)越性。該互通BIM正向設(shè)計(jì)整合后模型見圖7。

圖7 互通區(qū)正向設(shè)計(jì)模型

3.1.2匝道橋梁自動(dòng)建模

A匝道橋梁施工圖設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)形式為3×30m(預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁)+35 m+50 m+35 m(預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁)，采用樁柱式墩+系梁+蓋梁的下部結(jié)構(gòu)形式。B匝道橋梁施工圖設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)形式為3×30 m+4×30 m+5×30 m(預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支變連續(xù)T梁)，采用樁柱式墩+系梁+蓋梁的下部結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)設(shè)計(jì)方案、A/B匝道平曲線要素、可視化編程程序互通橋梁建模和參數(shù)要求，整理AB匝道整理曲線要素?cái)?shù)據(jù)表、樁基、系梁、墩身、蓋梁、T梁、箱梁等構(gòu)件布置數(shù)據(jù)表，以此作為匝道橋梁模型生成數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。AB匝道曲線要素及樁基數(shù)據(jù)見表3、表4。

表3 AB匝道曲線要素表交點(diǎn)號(hào)交點(diǎn)坐標(biāo)X-N交點(diǎn)坐標(biāo)Y-E前緩和曲線長(zhǎng)/m曲線半徑/m后緩和曲線長(zhǎng)/mA匝道BP3 181 164.44485 666.137 4JD13 181 366.72485 435.664 447.4512550JD23 181 084.909485 224.601 945.8826050.417EP3 180 821.138485 542.961 6B匝道BP3 181 472.089484 970.139 8JD13 181 332.263485 038.209 4122.7431 5350JD23 181 029.335485 260.567 7184.0911 1000JD33 180 777.362485 578.112 802 5000JD43 180 654.125485 756.25204 5000EP3 180 571.052485 862.189 3BP3 181 472.089484 970.139 8

表4 AB樁基數(shù)據(jù)表墩號(hào)里程/樁數(shù)/根橫橋向間距/m斜交角度/(°)樁頂標(biāo)高/m路線偏移值/m樁長(zhǎng)/m樁徑/m材料A匝道0#413.524.190200.320 1221.6C30砼1#443.524.190192.400 1251.6C30砼2#478.524.190183.200 1251.8C30砼3#528.524.190177.300 1251.8C30砼4#563.524.190201.300 1221.6C30砼B匝道1#20524.690158.900 2.75152C30砼2#23524.690159.500 2.75122C30砼3#26524.690167.100 2.75141.8C30砼4#29524.690159.700 2.75132C30砼5#32524.690156.500 2.75122C30砼6#35524.690171.500 2.75141.8C30砼7#38524.690190.200 2.75141.6C30砼8#41524.690190.800 2.75181.6C30砼9#44524.690169.900 2.75122C30砼10#47524.690177.700 2.75181.8C30砼11#50524.690180.500 2.75201.8C30砼12#53524.690200.560 2.75221.6C30砼

根據(jù)各構(gòu)件類型數(shù)據(jù)表可一鍵生成互通橋梁模型，AB匝道橋梁模型自動(dòng)創(chuàng)建完成后與路基模型完美貼合，符合正向設(shè)計(jì)出圖標(biāo)準(zhǔn)；以整合后的BIM模型進(jìn)行正向設(shè)計(jì)出圖，符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。通過(guò)采用可視化編程程序，實(shí)現(xiàn)AB匝道互通橋梁模型自動(dòng)創(chuàng)建。本項(xiàng)目極大地提高了互通橋梁模型創(chuàng)建的效率，同時(shí)很好地解決了傳統(tǒng)建模方法無(wú)法準(zhǔn)確建立平曲線中緩和曲線的問(wèn)題，對(duì)提升曲線段橋梁模型精度有質(zhì)的飛躍，并對(duì)高速公路互通區(qū)正向設(shè)計(jì)具有重要意義。AB匝道下部結(jié)構(gòu)模型及整合后正向設(shè)計(jì)成果見圖8。

a) AB匝道下部結(jié)構(gòu)模型

b) 整合后模型效果

3.2 石家寨互通A匝道橋梁應(yīng)用

3.2.1工程簡(jiǎn)介

石家寨互通是為永吉高速與吉茶高速的石家寨、莊稼坡兩座高架橋相連接的互通式立交工程。橋梁部分均為曲線匝道橋，橋位處地形起伏大、場(chǎng)地狹窄、橋梁運(yùn)行監(jiān)控困難，項(xiàng)目竣工后運(yùn)營(yíng)單位希望搭建基于BIM的三維可視化橋梁監(jiān)測(cè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)橋梁三維可視化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

A匝道左幅孔徑布置為[6×30+(40+45+40)+3×40+3×40+2×40+4×40+40+(2×40+45+40)+3×40+3×27+(3×27+26.274)]m，共11聯(lián)。其中第1～9聯(lián)上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制T梁，第10、11聯(lián)上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力砼等截面現(xiàn)澆箱梁，橋梁全長(zhǎng)1301.354 m，右偏90°。本橋?yàn)榭鐪瞎雀呒軜?，左幅存在加寬漸變，凈寬變化范圍為6.5～20.3 m。全橋平面位于由半徑為1525.082、1 200、400、100 m的圓曲線和緩和曲線及直線段組成的線形上。

A匝道右幅孔徑布置為[6×30+(40+45+40)+2×40+2×40+4×40+4×40+4×40+4×40+3×27+(3×27+26.393)]m，共10聯(lián)。其中第1～8聯(lián)上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制T梁，第9、10聯(lián)上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力砼等截面現(xiàn)澆箱梁，橋梁全長(zhǎng)1 296.473 m，右偏90°。本橋?yàn)榭鐪瞎雀呒軜?，右幅存在加寬漸變，凈寬變化范圍為8.5～21.2 m。全橋平面位于由半徑為1 525.082、1 200、400、100 m的圓曲線和緩和曲線及直線段組成的線形上。

3.2.2A匝道橋梁自動(dòng)建模應(yīng)用效果

A匝道曲率半徑小、變寬變化大、橫坡變化大、構(gòu)件樣式多，采用傳統(tǒng)的BIM建模方法需要投入大量的時(shí)間，且模型精度無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果。因此利用可視化編程程序快速搭建A匝道左右幅橋梁BIM模型。根據(jù)已有設(shè)計(jì)文件快速整理模型數(shù)據(jù)，形成各構(gòu)件類型數(shù)據(jù)表，然后運(yùn)行可視化程序生成各構(gòu)件類型模型，并完成參數(shù)賦值。通過(guò)采用自動(dòng)化建模方法比傳統(tǒng)建模方案節(jié)約10 d建模時(shí)間，極大地提升了建模效率，同時(shí)完美地解決了曲線段建模精度難以保證的問(wèn)題，上傳三維可視化橋梁監(jiān)測(cè)平臺(tái)后取得了良好的應(yīng)用效果。石家寨互通A匝道正向設(shè)計(jì)成果見圖9。

a) A匝道模型

b) 工程實(shí)景

4 傳統(tǒng)互通橋梁BIM建模方法與自動(dòng)化建模比較

對(duì)互通橋梁自動(dòng)化建模研究應(yīng)用與傳統(tǒng)基于Revit的互通橋梁建模方法進(jìn)行對(duì)比，模型精度和準(zhǔn)確性提升的同時(shí)大幅提高了BIM建模效率，可有效解放BIM人員生產(chǎn)力，降低BIM應(yīng)用成本，提升BIM應(yīng)用價(jià)值，兩者對(duì)比情況見表5。

表5 傳統(tǒng)BIM建模方式與自動(dòng)建模對(duì)比工作項(xiàng)工作量某高速互通AB匝道石家寨A匝道BIM建模工作傳統(tǒng)BIM建模方式耗時(shí)/h自動(dòng)化建模程序耗時(shí)(整理數(shù)據(jù)+模型生成)/h效率提升/%傳統(tǒng)BIM建模自動(dòng)化建模程序建模底圖及橋梁中心線處理CAD繪制及CAD處理繪制橋梁中心線生成8187.5樁基38根268根20290承臺(tái)系梁(承臺(tái)、地系梁、柱系梁)39個(gè)133個(gè)10190柱式墩28個(gè)164個(gè)12191.7空心薄壁墩—43個(gè)12283.3蓋梁14個(gè)60個(gè)8187.5橋臺(tái)2個(gè)4個(gè)8275支座墊石68個(gè)431個(gè)12191.7T梁62片314片24483.3箱梁—12跨12 283.3橋面系及附屬結(jié)構(gòu)3.3 km16475優(yōu)勢(shì):建模思路簡(jiǎn)單、對(duì)于BIM建模人員要求簡(jiǎn)單,易上手劣勢(shì):效率低,建模時(shí)間長(zhǎng),針對(duì)曲線半徑小、寬度變化大、橫坡變化大的橋梁段難以建立準(zhǔn)確模型,精度較低,無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求優(yōu)勢(shì):效建模率高、精度高,能夠快速自動(dòng)創(chuàng)建曲率半徑小、寬度變化大、橫坡變化大、曲線要素復(fù)雜的互通橋梁模型。有效解放BIM技術(shù)人員生產(chǎn)力劣勢(shì):編程較為復(fù)雜,需要邏輯能力強(qiáng)、業(yè)務(wù)能力強(qiáng)的BIM人員(但一次編好后可重復(fù)利用)

5 結(jié)論

互通橋梁自動(dòng)化建模方式，只需根據(jù)設(shè)計(jì)路線數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)意圖設(shè)定將各構(gòu)件類型參數(shù)整理成表格，即可完成橋梁正向設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)模型。或者根據(jù)施工圖快速統(tǒng)計(jì)橋梁各構(gòu)件類型參數(shù)數(shù)據(jù)和平曲線要素?cái)?shù)據(jù)，即可快速完成施工階段LOD300精度模型創(chuàng)建。通過(guò)研究得出以下結(jié)論：

1) 基于可視化編程程序可自動(dòng)定位幾何元素、參數(shù)化驅(qū)動(dòng)，快速生成構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)互通橋梁模型自動(dòng)創(chuàng)建，該方法可有效提高模型精度，特別是針對(duì)平曲線要素復(fù)雜、曲率半徑小的橋梁，模型精度將大大提升。

2) 通過(guò)基于互通橋梁正向設(shè)計(jì)自動(dòng)化建模的研究應(yīng)用，證明了參數(shù)化、自動(dòng)化建模的優(yōu)勢(shì)及基于自動(dòng)建模的可行性。本文研究總結(jié)了一整套基于互通橋梁自動(dòng)化建模的方法，對(duì)曲率半徑小、平曲線要素復(fù)雜等不規(guī)則橋梁BIM模型創(chuàng)建具有良好的應(yīng)用價(jià)值。

3) 基于可視化編程程序的自動(dòng)化建模方法，極大地提高了曲線半徑小、寬度變化大、橫坡變化大的互通橋梁模型創(chuàng)建的效率和準(zhǔn)確性。相比傳統(tǒng)BIM人工建模,速度將提升70%以上。該研究為復(fù)雜橋梁模型創(chuàng)建提供了一套成熟、可靠、高效的解決方案，為后續(xù)BIM技術(shù)應(yīng)用價(jià)值提升奠定基礎(chǔ)。