基于CATIA的BIM在簡支T型橋梁中的應(yīng)用

劉肖群，鄧小軍

（山東交通職業(yè)學(xué)院，山東 濰坊 261206）

近年來，社會的快速發(fā)展對建筑工程提出了更高的要求，傳統(tǒng)建筑設(shè)計往往屬于二維設(shè)計，難以滿足現(xiàn)代建筑經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量以及安全的需要。BIM是現(xiàn)代工程設(shè)計建造管理當(dāng)中一種重要的數(shù)據(jù)化工具，將其應(yīng)用在建筑設(shè)計當(dāng)中，能夠全面提升施工效率，縮減施工成本和施工周期。將BIM當(dāng)作重要設(shè)計工具應(yīng)用到簡支T型橋梁設(shè)計當(dāng)中，能夠有效提升簡支T型橋梁的設(shè)計質(zhì)量和效率，并將設(shè)計流程全面優(yōu)化，促使其設(shè)計質(zhì)量更優(yōu)，應(yīng)用效果更強(qiáng)。

一、數(shù)據(jù)命名規(guī)則定義

基于CATIA當(dāng)中較為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)南鄳?yīng)數(shù)據(jù)命名規(guī)則，可以更加順暢地對數(shù)據(jù)實現(xiàn)有效查詢和管理，同時在實現(xiàn)有序命名之后，可以避免發(fā)生零件的編碼重復(fù)問題，提升設(shè)計準(zhǔn)確度。

首先，需要為CATIA設(shè)置獲取文件的一個統(tǒng)一且唯一的相應(yīng)存儲標(biāo)識，可以是文件名，也可以是Part-Number，以此可以在整個設(shè)計流程當(dāng)中能夠準(zhǔn)確便捷地進(jìn)行準(zhǔn)備，并方便使用與共享操作。基于設(shè)計需求，需要在滿足設(shè)計要求的數(shù)據(jù)環(huán)境當(dāng)中，最大程度地使數(shù)據(jù)冗余減少，以此實現(xiàn)更加方便快捷的追朔，還可更有效地控制版本。文件命名還要求其能夠?qū)ν瑯右粋€部件進(jìn)行不同模型狀態(tài)的準(zhǔn)確識別，零件的編號要注意保持和文檔名稱一致。所有文件名要嚴(yán)格按照計算機(jī)文件名要求進(jìn)行命名，避免出現(xiàn)無效文件或者文件保存不正確問題。基于CATIA進(jìn)行結(jié)構(gòu)樹命名的時候，要求按照規(guī)范的命名規(guī)則（圖1）進(jìn)行具體命名。

圖1 結(jié)構(gòu)樹命名規(guī)則

二、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)劃分結(jié)構(gòu)剖析

簡支T型橋梁通過傳統(tǒng)方法進(jìn)行設(shè)計的時候，設(shè)計成果具有一定分散性和獨立性，而在項目結(jié)束之后，會產(chǎn)生非常多的獨立文件，這些凌亂散落的各種文件難以實現(xiàn)系統(tǒng)的整合，在管理當(dāng)中具有較大難度，且查詢起來也非常不方便。基于CATIA當(dāng)中嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈募?guī)則，還需要對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)清晰系統(tǒng)的劃分，以此實現(xiàn)更加優(yōu)良的設(shè)計。由于模型特征樹當(dāng)中可以直接將結(jié)構(gòu)實際邏輯規(guī)則體現(xiàn)出來，所以在后期設(shè)計當(dāng)中能夠更加方便快捷地從結(jié)構(gòu)樹上實現(xiàn)有效查詢和綜合管理。橋梁的結(jié)構(gòu)一般是依據(jù)具體結(jié)構(gòu)或者具體專業(yè)實現(xiàn)劃分的，比如大橋包括了橋面系、地質(zhì)、基礎(chǔ)、橋臺、橋梁、橋墩、承臺等結(jié)構(gòu)。

三、搭建骨架

在制造行業(yè)當(dāng)中裝配設(shè)計各種零部件的時候，需要對零件產(chǎn)品當(dāng)中所有零部件具體模型形狀反映出來的特征信息以及工程特征相關(guān)信息等進(jìn)行全面表達(dá)，同時需要對各個零件具體模型的屬性還有特征實現(xiàn)具體創(chuàng)建和綜合管理。在進(jìn)行各個零部件相對應(yīng)的實際設(shè)計當(dāng)中，還需要結(jié)合參數(shù)基礎(chǔ)以及骨架模型實際基礎(chǔ)，并對參數(shù)化相應(yīng)特征造型進(jìn)行應(yīng)用，實現(xiàn)具體設(shè)計，在簡支T型橋梁當(dāng)中也可以通過這種思想進(jìn)行具體設(shè)計。

實現(xiàn)CATIA骨架設(shè)計，主要是對產(chǎn)品實現(xiàn)充分的理解，并將其進(jìn)行剖析分解之后，通過和產(chǎn)品實際設(shè)計流程進(jìn)行結(jié)合應(yīng)用，對主要線框當(dāng)中各個控制元素進(jìn)行有效運(yùn)用，綜合地對這個完整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)做到全面控制，并實現(xiàn)控制結(jié)構(gòu)的有效建立，該控制結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出樹干形狀的關(guān)系圖。同時，結(jié)合參數(shù)信息進(jìn)行設(shè)計方法以及傳遞框架的有效構(gòu)建，實現(xiàn)參數(shù)信息的有序分析和整理。在各個零件的設(shè)計當(dāng)中，將相應(yīng)的零件骨架模型設(shè)計草圖、相關(guān)參考、設(shè)計基準(zhǔn)以及幾何特征等具有參考價值的信息復(fù)制到設(shè)計當(dāng)中，通過這種方式實現(xiàn)骨架模型當(dāng)中各類零件信息的共享，促使零部件信息更加完善，并保障所有零部件在設(shè)計當(dāng)中需要的相應(yīng)設(shè)計基準(zhǔn)等多方面參考信息都具有一致性，因為這些信息都來自同樣的骨架模型當(dāng)中。管理人員在對三維協(xié)同工具實現(xiàn)有效利用之下，可以分配給不同設(shè)計人員相對應(yīng)所需骨架信息，而相對應(yīng)的設(shè)計人員在接受到骨架信息之后，能夠在各自電腦上結(jié)合自身專業(yè)知識與相應(yīng)信息實現(xiàn)專業(yè)設(shè)計。在各個設(shè)計人員進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計之后，統(tǒng)一地將相應(yīng)專業(yè)實現(xiàn)整合與匯總，以此得到一個整體的項目總模型。

在進(jìn)行設(shè)計工作的時候，通常會進(jìn)行不規(guī)則方程曲線的繪制，這些方程曲線在利用傳統(tǒng)二維設(shè)計方法進(jìn)行繪制的時候，需要通過方程求解得到需要的各種控制點，并將各控制點實現(xiàn)連接之后繪制成樣條形式的曲線，還有的是通過對二次開發(fā)實現(xiàn)有效運(yùn)用，以此獲取具體的方程曲線，通過這種方法進(jìn)行多元方程組的求解過程非常復(fù)雜。由于此次設(shè)計是對一座橋路橋梁進(jìn)行設(shè)計，所以可以把鐵路空間左線當(dāng)成設(shè)計對象橋梁自身整體骨架。空間左線包括了一些列曲線和直線，因此在搭建總體橋梁相應(yīng)線路骨架的時候，可以通過方程曲線對總體的線路骨架進(jìn)行有效制作。比如，要求得緩和曲線，就可以通過三元方程組進(jìn)行求解。CATIA當(dāng)中包含了方程曲線設(shè)計代碼包，因此在獲取方程曲線的時候，直接可以將方程式輸入其中直接得到，不僅更加快捷，準(zhǔn)確度也大大提升，工作效率顯著提高。

依據(jù)相關(guān)規(guī)定，緩和曲線主要是回旋線曲線，在精度要求不一樣的時候，相應(yīng)計算公式也存在一定差異，通過項目當(dāng)中緩和曲線對CATIA函數(shù)化方程曲線功能處理線路緩和曲線進(jìn)行充分展示。其中，緩和曲線的公式為：

公式當(dāng)中的R代表圓曲線的半徑，l3代表緩和曲線相應(yīng)的長度，l代表曲線上一個點相應(yīng)測地距離。

通過緩和曲線對應(yīng)的公式，對方程曲線進(jìn)行規(guī)范化創(chuàng)建，并將這兩個曲線通過擬合，形成一個三元方程曲線，把該曲線向xy平面實現(xiàn)投影之后，就可以直接獲得我們需要的相應(yīng)緩和曲線。之后，將平面曲線和實現(xiàn)創(chuàng)建的所有空間曲線進(jìn)行接合獲得一條總曲線，再通過CATIA獲取相應(yīng)空間曲線，把這一空間曲線實現(xiàn)一千倍的放大，即可獲得實際的空間曲線。接合這個空間左線，接合高程以及歷程進(jìn)行相應(yīng)骨架定位信息的有效創(chuàng)建。

四、設(shè)計參數(shù)、函數(shù)以及模板

在傳統(tǒng)二維設(shè)計當(dāng)中，對零件表達(dá)沒有和對應(yīng)設(shè)計參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一整合，也沒有將兩者進(jìn)行直接關(guān)系的建立，導(dǎo)致相應(yīng)技術(shù)資料要實現(xiàn)更新和保存具有較大難度，操作也非常復(fù)雜?；贑ATIA能夠利用相關(guān)參數(shù)對模型進(jìn)行驅(qū)動，如果設(shè)計出現(xiàn)變更，則只需要對發(fā)生變化的相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行修改就可以獲得新模型。在對類似模型進(jìn)行繪制的時候，可以直接把設(shè)計流程和相關(guān)知識向文檔模本、用戶特征以及超級副本當(dāng)中實現(xiàn)集中，對標(biāo)準(zhǔn)化參考元素進(jìn)行參考之后，對需要改動的相應(yīng)參數(shù)直接進(jìn)行修改就可以獲得新模型。本項目在實現(xiàn)結(jié)構(gòu)搭建并對各個專業(yè)骨架實現(xiàn)創(chuàng)建之后，就可以進(jìn)行建模。為了可以快速地實現(xiàn)參數(shù)查詢以及變更模型設(shè)計等操作，首先需要深入理解設(shè)計圖紙，結(jié)合函數(shù)化以及參數(shù)化的相應(yīng)功能來設(shè)計具體模型。在簡支T型橋梁當(dāng)中，有很多段的橋墩集合組成橋體，并包含了承臺、橋墩、樁基、橋臺以及橋梁等。其中，橋墩包括實體墩和空心墩兩種類型，橋梁也包括連續(xù)鋼構(gòu)梁和簡支梁兩種梁型。在全面考慮模型結(jié)構(gòu)之后，需要進(jìn)行模板的部分制作，這些模板在后期可以實現(xiàn)直接調(diào)用，以免在設(shè)計當(dāng)中重復(fù)設(shè)計同一種類型的模型。這樣不僅促使設(shè)計效率更高，設(shè)計時間也有效縮短。在創(chuàng)建好各個模板之后，即可結(jié)合相應(yīng)模板進(jìn)行部位模型的有效創(chuàng)建，在實現(xiàn)模型創(chuàng)建之后，可在后期結(jié)合模型實現(xiàn)各種工程尺寸以及工程量等信息的快速準(zhǔn)確查詢。

五、工程圖

在利用二維設(shè)計方式進(jìn)行具體設(shè)計的時候，需要手動進(jìn)行相應(yīng)視圖的繪制，針對類似剖面，也要對原先的二維圖進(jìn)行復(fù)制，并以此為基礎(chǔ)實現(xiàn)修改。這種設(shè)計方式不僅工作量非常大，還會出現(xiàn)重復(fù)設(shè)計問題，導(dǎo)致設(shè)計效率非常低?；贑ATIA的相應(yīng)工程圖能夠?qū)Ω鞣N不同的突出要求進(jìn)行滿足，同時可以結(jié)合三維模型獲得該結(jié)構(gòu)任意截面相應(yīng)剖面圖，且兩者存在相關(guān)連性，工程圖會隨著三維模型發(fā)生的變更出現(xiàn)相應(yīng)改變。在類型一樣的相應(yīng)模型實現(xiàn)模型調(diào)用構(gòu)成之后，能夠直接將工程圖進(jìn)行投影，這樣不僅提升了工作效率，還大大縮減了設(shè)計成本，工作流程更簡化，工作量更少。并且基于CATIA可以結(jié)合工程實際情況，實現(xiàn)符號、圖紙尺寸以及字體等標(biāo)準(zhǔn)的單獨定制。

科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，建筑行業(yè)也在技術(shù)發(fā)展帶領(lǐng)下獲得了快速進(jìn)步。簡支T型橋梁在通過傳統(tǒng)二維設(shè)計的時候，存在設(shè)計效率低、工作量巨大等缺陷，而應(yīng)用基于CATIA的BIM進(jìn)行簡支T型橋梁設(shè)計，能夠?qū)υO(shè)計進(jìn)行快速修改和調(diào)整，系統(tǒng)性更強(qiáng)，工作效率更高，能夠有效滿足現(xiàn)代建筑設(shè)計的需求。

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