基于CATIA的BIM在簡支T型橋梁中的應用

劉肖群，鄧小軍

（山東交通職業學院，山東 濰坊 261206）

近年來，社會的快速發展對建筑工程提出了更高的要求，傳統建筑設計往往屬于二維設計，難以滿足現代建筑經濟、質量以及安全的需要。BIM是現代工程設計建造管理當中一種重要的數據化工具，將其應用在建筑設計當中，能夠全面提升施工效率，縮減施工成本和施工周期。將BIM當作重要設計工具應用到簡支T型橋梁設計當中，能夠有效提升簡支T型橋梁的設計質量和效率，并將設計流程全面優化，促使其設計質量更優，應用效果更強。

一、數據命名規則定義

基于CATIA當中較為嚴謹的相應數據命名規則，可以更加順暢地對數據實現有效查詢和管理，同時在實現有序命名之后，可以避免發生零件的編碼重復問題，提升設計準確度。

首先，需要為CATIA設置獲取文件的一個統一且唯一的相應存儲標識，可以是文件名，也可以是Part-Number，以此可以在整個設計流程當中能夠準確便捷地進行準備，并方便使用與共享操作。基于設計需求，需要在滿足設計要求的數據環境當中，最大程度地使數據冗余減少，以此實現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對同樣一個部件進行不同模型狀態的準確識別，零件的編號要注意保持和文檔名稱一致。所有文件名要嚴格按照計算機文件名要求進行命名，避免出現無效文件或者文件保存不正確問題。基于CATIA進行結構樹命名的時候，要求按照規范的命名規則（圖1）進行具體命名。

圖1 結構樹命名規則

二、數據結構劃分結構剖析

簡支T型橋梁通過傳統方法進行設計的時候，設計成果具有一定分散性和獨立性，而在項目結束之后，會產生非常多的獨立文件，這些凌亂散落的各種文件難以實現系統的整合，在管理當中具有較大難度，且查詢起來也非常不方便。基于CATIA當中嚴謹的文件命名規則，還需要對數據結構實現清晰系統的劃分，以此實現更加優良的設計。由于模型特征樹當中可以直接將結構實際邏輯規則體現出來，所以在后期設計當中能夠更加方便快捷地從結構樹上實現有效查詢和綜合管理。橋梁的結構一般是依據具體結構或者具體專業實現劃分的，比如大橋包括了橋面系、地質、基礎、橋臺、橋梁、橋墩、承臺等結構。

三、搭建骨架

在制造行業當中裝配設計各種零部件的時候，需要對零件產品當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信息等進行全面表達，同時需要對各個零件具體模型的屬性還有特征實現具體創建和綜合管理。在進行各個零部件相對應的實際設計當中，還需要結合參數基礎以及骨架模型實際基礎，并對參數化相應特征造型進行應用，實現具體設計，在簡支T型橋梁當中也可以通過這種思想進行具體設計。

實現CATIA骨架設計，主要是對產品實現充分的理解，并將其進行剖析分解之后，通過和產品實際設計流程進行結合應用，對主要線框當中各個控制元素進行有效運用，綜合地對這個完整產品結構做到全面控制，并實現控制結構的有效建立，該控制結構呈現出樹干形狀的關系圖。同時，結合參數信息進行設計方法以及傳遞框架的有效構建，實現參數信息的有序分析和整理。在各個零件的設計當中，將相應的零件骨架模型設計草圖、相關參考、設計基準以及幾何特征等具有參考價值的信息復制到設計當中，通過這種方式實現骨架模型當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計當中需要的相應設計基準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中。管理人員在對三維協同工具實現有效利用之下，可以分配給不同設計人員相對應所需骨架信息，而相對應的設計人員在接受到骨架信息之后，能夠在各自電腦上結合自身專業知識與相應信息實現專業設計。在各個設計人員進行相應設計之后，統一地將相應專業實現整合與匯總，以此得到一個整體的項目總模型。

在進行設計工作的時候，通常會進行不規則方程曲線的繪制，這些方程曲線在利用傳統二維設計方法進行繪制的時候，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實現有效運用，以此獲取具體的方程曲線，通過這種方法進行多元方程組的求解過程非常復雜。由于此次設計是對一座橋路橋梁進行設計，所以可以把鐵路空間左線當成設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線路骨架的時候，可以通過方程曲線對總體的線路骨架進行有效制作。比如，要求得緩和曲線，就可以通過三元方程組進行求解。CATIA當中包含了方程曲線設計代碼包，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，準確度也大大提升，工作效率顯著提高。

依據相關規定，緩和曲線主要是回旋線曲線，在精度要求不一樣的時候，相應計算公式也存在一定差異，通過項目當中緩和曲線對CATIA函數化方程曲線功能處理線路緩和曲線進行充分展示。其中，緩和曲線的公式為：

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

通過緩和曲線對應的公式，對方程曲線進行規范化創建，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平面實現投影之后，就可以直接獲得我們需要的相應緩和曲線。之后，將平面曲線和實現創建的所有空間曲線進行接合獲得一條總曲線，再通過CATIA獲取相應空間曲線，把這一空間曲線實現一千倍的放大，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行相應骨架定位信息的有效創建。

四、設計參數、函數以及模板

在傳統二維設計當中，對零件表達沒有和對應設計參數進行統一整合，也沒有將兩者進行直接關系的建立，導致相應技術資料要實現更新和保存具有較大難度，操作也非常復雜。基于CATIA能夠利用相關參數對模型進行驅動，如果設計出現變更，則只需要對發生變化的相應參數進行修改就可以獲得新模型。在對類似模型進行繪制的時候，可以直接把設計流程和相關知識向文檔模本、用戶特征以及超級副本當中實現集中，對標準化參考元素進行參考之后，對需要改動的相應參數直接進行修改就可以獲得新模型。本項目在實現結構搭建并對各個專業骨架實現創建之后，就可以進行建模。為了可以快速地實現參數查詢以及變更模型設計等操作，首先需要深入理解設計圖紙，結合函數化以及參數化的相應功能來設計具體模型。在簡支T型橋梁當中，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，橋梁也包括連續鋼構梁和簡支梁兩種梁型。在全面考慮模型結構之后，需要進行模板的部分制作，這些模板在后期可以實現直接調用，以免在設計當中重復設計同一種類型的模型。這樣不僅促使設計效率更高，設計時間也有效縮短。在創建好各個模板之后，即可結合相應模板進行部位模型的有效創建，在實現模型創建之后，可在后期結合模型實現各種工程尺寸以及工程量等信息的快速準確查詢。

五、工程圖

在利用二維設計方式進行具體設計的時候，需要手動進行相應視圖的繪制，針對類似剖面，也要對原先的二維圖進行復制，并以此為基礎實現修改。這種設計方式不僅工作量非常大，還會出現重復設計問題，導致設計效率非常低。基于CATIA的相應工程圖能夠對各種不同的突出要求進行滿足，同時可以結合三維模型獲得該結構任意截面相應剖面圖，且兩者存在相關連性，工程圖會隨著三維模型發生的變更出現相應改變。在類型一樣的相應模型實現模型調用構成之后，能夠直接將工程圖進行投影，這樣不僅提升了工作效率，還大大縮減了設計成本，工作流程更簡化，工作量更少。并且基于CATIA可以結合工程實際情況，實現符號、圖紙尺寸以及字體等標準的單獨定制。

科學技術飛速發展，建筑行業也在技術發展帶領下獲得了快速進步。簡支T型橋梁在通過傳統二維設計的時候，存在設計效率低、工作量巨大等缺陷，而應用基于CATIA的BIM進行簡支T型橋梁設計，能夠對設計進行快速修改和調整，系統性更強，工作效率更高，能夠有效滿足現代建筑設計的需求。

[1]李圣蘭.BIM模型面向工程項目管理的數據模型連接及應用開發[D].深圳大學,2017.

[2]馬少雄,李昌寧,徐宏,等.基于BIM技術的大跨度橋梁施工管理平臺研發及應用[J].圖學學報,2017,38（3）:439-446.

[3]李學文.BIM技術在大型鋼桁架橋梁建設中的應用[J].江西建材,2017（8）:120-121.

[4]茍新茗,張琪,魯洪宇.BIM技術在未來大型橋梁中的應用[J].建筑工程技術與設計,2016(18):106.