基于Revit軟件的梁式橋參數化建模研究

劉勇志 （安徽省綜合交通研究院股份有限公司，安徽 合肥 230001）

0 前言

當前，建筑信息模型（BIM）技術迅速發展，并廣泛應用于工業建筑、民用建筑和市政工程等領域。2017年9月，交通運輸部印發了《關于開展公路BIM技術應用示范工程建設的通知》。同時，相關學者也對BIM技術進行了相關研究：董耀文等以樂清灣大橋為依托，對參數化建模進行了初步探討[1]；林友強等對BIM技術在橋梁工程領域應用的可行性和前景進行了分析評價[2]；張建軍等結合市政橋梁項目，對Revit軟件的建模方法進行了研究[3]。

總體而言，由于橋梁工程中異型構件多，建模過程復雜，BIM技術在橋梁工程領域的推廣應用仍面臨諸多困難[4-5]。本文以某在建項目為依托，基于Revit軟件，建立了針對梁式橋的參數化族庫，并通過具體的建模實例，展示了全橋建模過程，證明了該流程的可行性。

1 Revit軟件介紹

Revit是Autodesk公司旗下一款服務于建筑信息模型（BIM）的軟件，旨在幫助使用者設計、建造、維護質量更好、效能更高的建筑。Revit中的所有圖元都是基于族的。族的概念有助于使用者更輕松地對模型數據進行管理和修改，是Revit軟件能夠實現參數化建模的基礎。

2 參數化構件建模步驟

以本項目中變截面梁段為例，構件的參數化建模步驟如下。

①選擇合適的族樣板文件，根據構件特點，一般可選擇“公制常規模型“或“自適應公制常規模型”樣板。

②在族編輯器中，根據項目需要布置參照平面，然后開始注釋。

③點擊尺寸線，然后點擊標簽，選擇添加參數，出現如圖對話框，然后依次添加參數。參數化建模是在保持確定的尺寸約束條件以及幾何約束的條件下，按設計者給定的參數值來生成新的模型，即利用幾何約束以及數學表達式來對不同尺寸之間依存關系進行描述，從而通過修改參數，使得整個參數化模型對應有唯一確定解。因此，要想使一個結構的參數化模型的參數發生變化時該模型具有唯一解，則該模型就必須具備完備的尺寸約束以及幾何約束。這個實例中，尺寸標注實際起到了幾何約束的作用，而類型參數屬性則起到了尺寸約束的作用，尺寸約束與幾何約束共同作用，實現了箱梁截面模型解的確定性。

圖1 尺寸參數定義

④在“族屬性”面板上，單擊“類型”。在“族類型”對話框的相應參數旁的“公式”列中，輸入參數的公式。Revit軟件內置了一套較為完整的數學語法，通過這些數學語法，可以在不同的族參數之間可以形成特定的聯系。通過編輯公式，提高參數化設計的智能程度。Revit軟件內置的基本數學語法如下表所示。

Revit內置參數數學語法 表1

此外，Revit軟件提供了條件語句，用來實現變化不連續的參數設置。條件語句的基本結構為：IF(條件,條件為真時的結果,條件為假時的結果)通過對族類型的定義，實現了該變截面連續梁梁段模型的參數化，通過修改族類型參數，就可以得到任意尺寸且滿足要求的圖形。

圖2 族屬性參數定義

⑤其他構件的參數化實現方法與此類似，不再贅述。節段模型及其參數展示如下。

圖3 箱梁節段模型

3 全橋BIM模型建模思路

基于軸網和標高系統來描述橋墩樁號、控制點高程等基本要素，即以標高系統設置控制點標高平面，運用軸網系統確定控制點的具體位置。

同時，為提高結構框架模型構建效率，可采用嵌套方式來進行構件組合。在建立結構框架模型后，橋梁上部結構只需以設計中心線為基礎進行參數描述便可建立相應的上部結構模型，通過在全橋模型上嵌套上部結構完成BIM模型。

4 工程實例

4.1 工程背景

項目位于合肥市廬江縣,主橋結構為跨徑組合為(75+130+75)m的三跨一聯預應力混凝土變高連續箱梁。箱梁截面形式采用變高度直腹板單箱單室箱梁，梁底據二次拋物線變化；跨中部位梁高3.8m，支點部位梁高8.2m；箱梁頂板寬度為12.5m，翼緣寬度為2.5m，底板寬度為7.5m；全橋頂板厚度為28cm；采用變厚度底板，邊支點處底板厚度為60cm，中支點處底板厚度為100cm，跨中部位厚度為30cm。箱梁腹板的厚度為50～90cm，其中，邊支點的處腹板厚度為80 cm，中支點處腹板厚為90cm，腹板厚度由跨中到邊支點處按線性規律變化，跨中到中支點按二次拋物線規律變化。

4.2 構件模型的放置

橋梁設計階段的BIM模型根據工程實際要求遵照從下到上的邏輯來放置構件模型。

①繪制軸線 新建橋梁結構樣板項目，進入平面圖，繪制軸網標高。

②載入樁基 將樁基族載入項目，并按照軸線進行布置。在參數化樁基族中設置材質屬性、族參數等信息。

③載入承臺等下部結構。

④載入墩柱。

⑤同理依次載入主梁、橋面板護欄等其他部件，成橋后模型展示如下。

圖4 全橋模型

5 結語

本文研究了基于Revit軟件的橋梁BIM模型建模框架，并通過具體的建模實例，展示了全橋建模過程，證明了該流程的可行性。研究結果表明:采用參數化建模方式建立和完善橋梁構件模型數據庫,可以大大減少建模工作量,提高設計效率。