基于CATIA的剛構(gòu)橋快速建模方法

黃穎銳 柯愈明 楊文軍 王羽

（1.重慶金交勁通科技股份有限公司，重慶 401336；2.重慶高速工程顧問(wèn)有限公司，重慶 401121）

一、概述

信息的承載是BIM模型一個(gè)非常重要的功能，市場(chǎng)上的BIM軟件大多數(shù)都可以做到簡(jiǎn)單文字信息的錄入，但是僅有文字信息是不夠的，用于運(yùn)維階段的BIM模型應(yīng)達(dá)到LOD500的建模精度，承載的信息非常復(fù)雜，因此單一的BIM建模軟件所收錄的信息遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，需要借助管理平臺(tái)和龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)承載信息。

二、建模軟件的選擇

目前，市場(chǎng)上應(yīng)用于土木行業(yè)的BIM主流軟件主要有Autodesk平臺(tái)、Bentley平臺(tái)、Dassault 平臺(tái)三大平臺(tái)，其優(yōu)缺點(diǎn)為：

Autodesk平臺(tái)：代表軟件有Revit、Civil3D、BIM360等，適用于工民建領(lǐng)域，操作門檻較低，是目前建筑行業(yè)中最常用的BIM平臺(tái)，但是專業(yè)覆蓋面窄，文件格式不統(tǒng)一，對(duì)于大體量模型的支持能力差，故不適用于土木行業(yè)；

Bentley平臺(tái)：代表軟件有PowerCivil、AECOsim、ProjectWise等，適用于大型基礎(chǔ)建設(shè)，但參數(shù)化能力較弱，制作復(fù)雜異型結(jié)構(gòu)時(shí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，適用于土木行業(yè)常規(guī)項(xiàng)目；

Dassault平臺(tái)：代表軟件有CATIA、Solidworks、DigitalProjet等，CATIA具有出色的參數(shù)化功能，異型結(jié)構(gòu)和精細(xì)化建模優(yōu)勢(shì)明顯，支持大體量模型制作，但操作門檻高。

綜合考慮各個(gè)軟件的優(yōu)缺點(diǎn)與橋梁狀態(tài)監(jiān)測(cè)模型的需求，最終采用Dassault平臺(tái)旗下的CATIA軟件進(jìn)行建模工作。CATIA軟件兼容性較好，支持信息共享，能夠提供開放性的平臺(tái)，有助于后續(xù)的開發(fā)。

三、參數(shù)化建模

（一）建模思路

剛構(gòu)橋主體結(jié)構(gòu)主要由主梁節(jié)段、0#塊、主墩、重力式橋臺(tái)組成，0#塊、主墩、橋臺(tái)可直接利用CATIA的模板功能進(jìn)行實(shí)例化，主梁節(jié)段由于參數(shù)較多，實(shí)例化個(gè)數(shù)較多，故采用知識(shí)工程編程功能自動(dòng)化建模。由于不同剛構(gòu)橋的主梁橫隔板、人洞、支座現(xiàn)澆段的構(gòu)造略有不同，因此在快速建模完成后需進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷摹?/p>

（二）參數(shù)設(shè)置

CATIA具有強(qiáng)大的參數(shù)化功能，所包含的參數(shù)類型包括長(zhǎng)度、角度、實(shí)數(shù)、整數(shù)、字符串、布爾、區(qū)域、體積、點(diǎn)、直線等。對(duì)于剛構(gòu)橋而言，主要分為主梁節(jié)段、0#塊、主墩、橋臺(tái)四部分。

主梁節(jié)段主要包括該梁段起點(diǎn)樁號(hào)，梁段長(zhǎng)度，以及兩端截面尺寸。兩端截面尺寸參數(shù)包括梁寬、梁高、頂板厚、底板厚、腹板厚等16個(gè)參數(shù)。大樁號(hào)端與小樁號(hào)端共32個(gè)參數(shù)，加上小樁號(hào)端參數(shù)與節(jié)段長(zhǎng)度，共計(jì)34個(gè)參數(shù)。對(duì)于指定橋梁，通常D1～D7、A、d1～d4為固定值，L1～L4為變值，即有24個(gè)參數(shù)值相同，10個(gè)參數(shù)值不同，特殊情況下變值數(shù)量會(huì)增加。

由于后續(xù)代碼驅(qū)動(dòng)需要自動(dòng)識(shí)別參數(shù)值，因此主梁節(jié)段參數(shù)表需嚴(yán)格設(shè)置，長(zhǎng)度單位均為米，角度采用角度制，如表1所示。

表1. 參數(shù)化表格

同理，根據(jù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)圖可確定0#塊、重力式橋臺(tái)、主墩的參數(shù)值。

（三）剛構(gòu)橋模板創(chuàng)建

通過(guò)CATIA建模功能，完成主梁節(jié)段、0#塊、主墩、橋臺(tái)模板制作。

（四）核心代碼

CATIA知識(shí)工程編碼的語(yǔ)言為Java，Java是一門面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言，具有簡(jiǎn)單性、面向?qū)ο蟆⒎植际健⒔研浴踩浴⑵脚_(tái)獨(dú)立與可移植性、多線程、動(dòng)態(tài)性等特點(diǎn)，可以編寫桌面應(yīng)用程序、Web應(yīng)用程序、分布式系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序等。由于剛構(gòu)橋主梁節(jié)段數(shù)量較多，依次手動(dòng)輸入?yún)?shù)較為繁瑣，故可利用知識(shí)工程編碼進(jìn)行自動(dòng)化建模。該步驟需要提供主梁節(jié)段模板與對(duì)應(yīng)參數(shù)表格，核心代碼如下：

該段代碼通過(guò)針對(duì)性修改，也可適用于各種大中型工程項(xiàng)目的主梁、橋墩、路基、護(hù)欄等重復(fù)性的批量化建模工作。