某大橋基于Revit軟件的橋梁BIM模型設計

李寶元，張靈通，陳亞飛，姜露熙

(新疆理工學院，新疆 阿克蘇 843000)

0 前 言

建筑信息模型(Building Information Modeling)是土木工程領域的新工具，應用前景十分廣泛，由Autodesk公司率先提出，其核心就是通過建立三維的虛擬工程模型，利用數(shù)字化技術手段，幫助實現(xiàn)建筑信息的集成，從工程的設計、施工、運營直至工程全生命周期的終結，提供完整的、與實際情況相符的工程信息庫。該信息庫不僅包含了工程構件的幾何信息、專業(yè)屬性及狀態(tài)信息，而且包含了工程非構件對象的狀態(tài)信息，例如空間、運動行為等[1]。憑借這個涵蓋工程信息的三維模型，很大程度上提高了工程信息的集成化程度，而且能夠為工程建設各利益相關方提供一個信息交換和共享的平臺[2]。

目前BIM軟件多種多樣，其中Revit的開發(fā)和利用就是為BIM技術在橋梁工程領域的發(fā)展與應用提供了較好的途徑。Revit也是我國建筑業(yè)BIM體系中使用最為廣泛的軟件之一。對于設計而言，引入BIM技術能夠幫助設計師節(jié)約時間、降低錯誤或失誤，從而能夠給業(yè)主提交高質量的設計成果，提高利潤和客戶的滿意度。另外提供的三維模型也能更直接、清晰、可靠地與業(yè)主及建造人員溝通設計意圖。Revit軟件主要的特性包括參數(shù)化、可視化及動態(tài)更新，工程信息以參數(shù)化方式存儲在構件當中，通過三維可視模型展現(xiàn)出來，可以隨時點擊查看和修改，并且實時更新內容。Revit的文件類型主要有四大類：rvt格式的項目文件、rte格式的樣板文件、rfa格式的族文件及rft格式的族樣板文件。rvt格式的項目文件保存整體模型，是項目完成文件，其余文件是項目過程文件，根據(jù)建模的具體情況自主選擇。

就目前環(huán)境而言，BIM技術的應用大多是在大型建筑中，在橋梁設計及施工中運用相對較少。因此，本文以實際橋梁為例，采用BIM技術中運用相對較多的Revit軟件，進行橋梁的BIM參數(shù)化建模，介紹Revit的應用方法，闡述建模全過程，為BIM技術在橋梁方面的推廣和應用給橋梁設計者一些參考與借鑒。

1 橋梁使用Revit建模的框架及思路

1)準備工作：①橋梁定位軸線，標高數(shù)據(jù)整理；②橋梁構件種類數(shù)據(jù)統(tǒng)計；③制定命名標準，規(guī)模細度標準；④橋梁建模組架構選擇，是否采用共享或是嵌套等。

2)制作橋梁族庫：①族庫制作構思；②下部構件制作；③上部構件制作；④附屬設施制作。

3)制作項目樣板：①處理地形，提取等高線；②橋梁起點位置確定；③導入CAD到Revit；④在Revit中將橋梁起點與項目基點對齊，輸入坐標值；⑤創(chuàng)建地形表面；⑥項目信息錄入；⑦建立標高軸網(wǎng)定位系統(tǒng)；⑧載入橋梁構件族庫。

4)橋梁模型組建與整合：①下部結構拼裝；②上部結構拼裝；③附屬設施拼裝。

2 橋梁BIM模型參數(shù)化設計應用

2.1 工程背景

盧家塆大橋位于云貴高原與四川盆地的結合部，金沙江東側，所經(jīng)區(qū)域地形復雜，山高谷深，溝谷縱橫交錯，地表水系發(fā)育，對橋梁布設存在一定難度，最終確定主橋為81 m+150 m+81 m的連續(xù)剛構,主墩設計為變截面空心薄壁墩，本工程橋墩高最達73 m,施工環(huán)境惡劣，機械化作業(yè)程度低，多高空作業(yè)，上部結構采用懸臂現(xiàn)澆法施工。

2.2 工程建模

大橋按照實際尺寸1∶1建模，主要構件包括T梁、箱梁、蓋梁、各類柱式墩、空心薄壁墩、承臺、橋臺、樁基等。

2.2.1 橋梁地形、位置、軸線設置

1)地形導入。將處理好的CAD地形文件導入Revit軟件。在Revit軟件中新建項目文件，點擊插入→導入CAD→選擇地形文件打開→體量和場地→地形表面→通過導入創(chuàng)建→選擇導入實例→勾選DGX→確定→簡化表面→√完成地形創(chuàng)建。地形創(chuàng)建好之后需要把之前導入的CAD地形文件刪除，全選后利用過濾器選擇CAD地形文件然后刪除。

2)橋梁位置確定。在場地平面中找到項目基點，輸入項目位置信息。將北/南，東/西，高程，到正北的角度等基本信息依次輸入。

3)橋梁軸線設定。在導入地形圖時，可將總平面圖復制進來一起導入，只是在創(chuàng)建地形時不勾選這些線條即可，在確定軸網(wǎng)時拾取。步驟：結構→軸網(wǎng)→多段→拾取線→√完成軸網(wǎng)設置。

2.2.2 制作橋梁族庫

橋梁族庫一般可以利用族樣板文件來制作，主要運用拉伸、融合、旋轉、放樣、空心形狀等功能實現(xiàn)族文件創(chuàng)建。步驟：打開Revit項目文件→文件→新建→族→選擇合適的族樣板文件→打開→制作構件族庫→載入到項目并關閉。

1)簡單、規(guī)則族構件。這類簡單、規(guī)則的族一般選用公制常規(guī)模型族樣板文件，構件截面形狀相對單一且比較規(guī)則，利用拉伸、旋轉、放樣等操作就可完成制作。為了便于后期修改及重復利用創(chuàng)建族時建議設置族參數(shù)，這也是構件模型參數(shù)化的基礎。例如本項目5號承臺尺寸為：長L=10.6 m，寬B=7.3 m，高H=2.7 m，將承臺的尺寸分別賦值給L、B、H這幾個參數(shù)，需要修改時直接在參數(shù)表中修改L、B、H數(shù)值即可，構件材質也可進行選擇修改。實現(xiàn)賦值就需要運用參考平面，將參考平面的距離賦值給這些參數(shù)，然后將構件的每個面與參考平面鎖定，就實現(xiàn)了改變參數(shù)，構件就隨之變化。修改參數(shù)在族構件中找到屬性→族類型→修改各參數(shù)→確定。添加參數(shù)時可以添加長度、角度、坡度、質量、密度、面積、體積等，根據(jù)需要選擇相應的參數(shù)類型即可，這些參數(shù)也可分組，選擇相應的參數(shù)分組方式，可以是材質和裝飾、尺寸標注、文字、圖例等。

2)復雜、不規(guī)則族構件。對于復雜、不規(guī)則的族創(chuàng)建，根據(jù)實際情況選用公制常規(guī)模型、公制輪廓、公制結構基礎、公制結構框架等族樣板文件，構件截面形狀一般比較復雜，簡單的拉伸、旋轉、放樣等操作無法完成，當截面發(fā)生變化時可以采用融合或是放樣融合，需要挖孔時可以采用空心形狀(空心拉伸、空心放樣、空心融合、空心旋轉、空心放樣融合)實現(xiàn)，參數(shù)設置與簡單族構件一樣，可以給構件賦予相應的信息參數(shù)，對于復雜構件的族創(chuàng)建時，有時需要利用公制輪廓提前創(chuàng)建截面族，然后利用截面族再創(chuàng)建復雜族構件。

3)族構件模型。大橋引橋部分的樁基、承臺、柱式墩、蓋梁、系梁、T梁、橋臺、防撞護欄以及主橋部分的樁基、承臺等構件都相對簡單，而主橋部分的現(xiàn)澆箱梁、空心薄壁墩構件復雜，建模繁瑣。

在創(chuàng)建族復雜構件的時候輪廓依據(jù)所需截面進行設置，大橋的梁和墩建模是相對復雜的，需要建立各種截面的族部件。

2.2.3 橋梁模型組建與整合

橋梁各個族部件創(chuàng)建完畢后，要得到完整的橋梁BIM模型就類似于“搭積木”的方式，將各個族構件進行有序拼接，并將構件放置在軸網(wǎng)合適的位置完成模型組建與整合。在組建過程中需注意橋梁縱坡、橫坡的設置，實現(xiàn)縱坡設置一般簡單的方法是輪廓偏移，在創(chuàng)建箱梁族構件時，設置共享參數(shù)，將該參數(shù)與族構件的垂直輪廓偏移相關聯(lián)，利用縱坡與構件長度計算出偏移量，修改偏移值實現(xiàn)設置縱坡，設置橫坡時添加共享參數(shù)與角度相關聯(lián)即可，改變角度就達到了設置橫坡的目的。組合好的橋梁模型和地形構成了項目的BIM模型。

2.2.4 項目的碰撞檢查

Revit軟件本身自帶了碰撞檢查的功能，可以對當前項目內的模型進行碰撞檢查，也可以與鏈接的模型進行碰撞檢查[3]。通過碰撞檢查提前預警工程項目中各不同專業(yè)在空間上的碰撞沖突，預先發(fā)現(xiàn)圖紙中存在的沖突問題，避免后期在施工過程中因圖紙問題導致的停工返工及人力、物力、財力的浪費,影響項目工期及質量[4]。尤其是在裝配式工程及管道工程中提前進行碰撞檢查顯得更為重要。在Revit軟件中點擊“協(xié)作”面板下的“碰撞檢查>運行碰撞檢查”命令，在“碰撞檢查”窗口，通過鉤選左右兩邊選項來進行當前項目之間的碰撞檢查，然后單擊“確定”按鈕，進行碰撞檢查。

2.2.5 BIM模型可視化處理

為了方便業(yè)主查看，可以將做好的BIM模型進行漫游處理，以第一視角來查看項目。漫游處理可以通過Revit軟件本身完成，也可以借助其他輔助軟件完成，漫游處理軟件很多，本文運用Lumion軟件進行可視化處理，Lumion的強大就在于它能夠提供優(yōu)秀的圖像，并結合快速、高效的工作流程，節(jié)省時間、精力。將Revit模型輸出為FBX格式，然后導入到Lumion中[5]。在Lumion中就可以對模型按照構件類型進行編輯，賦予構件相應的材質信息，或是添加一些附屬設施，對于軟件中沒有的材質，可以進行貼圖處理，達到所需的效果。除了模型本身的構件材質修改外，還可以對模型所在的自然環(huán)境或是景觀環(huán)境進行修改，完成這些之后就可以進行漫游處理。Lumion中的漫游主要是通過從不同角度不同階段對模型的重點位置進行拍照，實際上就是確定漫游過程經(jīng)過的關鍵路徑，最后進行渲染處理形成漫游效果。

3 結 語

本文以盧家塆大橋為例，講解了如何運用Revit及相關BIM軟件完成橋梁BIM模型設計，以一般步驟講解了Revit的運用，為橋梁工程推廣BIM技術提供了一定的參考。本文獲得的主要研究結果如下。

1)對于一般的簡單構件運用拉伸、旋轉、放樣、融合等操作就可實現(xiàn)，對于復雜構件需要借助輪廓重復利用拉伸、旋轉、放樣、融合及空心形狀來實現(xiàn)。

2)模型的組建與整合類似于“搭積木”的形式完成，按照結構建設的先后順序依次拼裝完成整體建模。

3)模型的可視化處理實際上是以第一人稱視角查看項目，更加直觀地展現(xiàn)項目情況，將項目的實際效果展現(xiàn)出來。

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