淺析在Revit中建立橋梁空間三維曲線梁的方法

孟京

中億豐建設集團股份有限公司 江蘇 蘇州 215131

1 項目概況

本項目是環湖公園最具特色的核心生態休閑景觀，是環湖公園打造的最大亮點和休閑吸引點，將對打造該區生態旅游產業打造、拉動本地區的休閑旅游發展起到十分重要的作用。通過“花海+經濟”，將招來大量人氣和生態旅游、休閑服務產業發展機會，并極大提升本地區的知名度，對帶動整個地區的發展將發揮“啟動引擎”的重要作用。花海景區，將形成集混交林、開花喬木林、開花灌木林、混播野花、宿根草花、輪種草花等多樣化的花海形式，打造觀賞類型最豐富、觀賞時間最長的花海景觀。

為了使橋梁具有以上景觀特色及主要功能，本項目在平面上設置了多個圓曲線、緩和曲線，使橋梁從線性上做到了輕盈靈動，蜿蜒曲折。因此橋梁在空間上就變化多種多樣，空間曲線也各種各樣。

本項目橋梁為人行景觀橋，橋梁寬度為3m～8m，主要以3m為標準段。橋梁主體結構采用鋼混疊合梁方案,其中鋼混疊合梁人行橋梁長度為1891.0m，橋梁面積為6964.2m2。

橋梁主體結構主梁3m寬標準斷面采用三縱梁體系，縱梁采用工字鋼工32c，工字鋼工32c中心間距為1000mm，工32c主梁橫向之間用工16工字鋼相互連接，橫向聯系工16順橋向間距為1000mm。工32c主梁外側橫縱向均布置工10工字鋼。橋梁橫斷面如圖1所示。

圖1 橋梁橫斷面

2 技術標準

本項目橋梁的主要設計技術標準為：(1) 橋梁設計等級：人群荷載3.5KN/m2。(2) 地震動峰值加速度為0.10g，抗震設防基本烈度為7度，本工程橋梁抗震設防分類為丁類，抗震設計方法為B類。(3) 標準橫斷面為： 0.25m欄桿+2.5m人行橋面+0.25m欄桿=3.0m。(4) 縱橫坡：橋梁位于圓曲線內，最大縱坡7.692%，橫坡為0%。(5) 人行通行凈空要求：下穿園路凈空要求為凈高不低于3.0m，凈寬與道路同寬。(6) 坐標和高程體系：坐標采用城市坐標系，高程采用1985國家高程基準。

3 問題提出

由于本項目為景觀橋梁，為了滿足景觀的要求，橋梁大部分設置在圓曲線上，同時為了排水及地下行人的需要而設置不同坡度的縱坡，這就形成了最常見的空間三維曲線。怎樣才能如實將空間三維曲線建立出來，是我們建立BIM模型時遇到的主要問題。

通過對空間三維曲線的分析我們可以很清楚的看出，空間三維曲線是由兩部分組成。第一部分，是在平面上以圓曲線為主要線性，也可以是緩和曲線及其他曲線。第二部分，是在高程方向上由縱坡引起的高差。把這兩個部分在空間上疊加就形成了空間三維曲線。

BIM技術為復雜景觀橋梁提供了一個很好的三維可視化平臺[2]，在對本項目橋梁建立BIM模型時，我們將橋梁進行細分，對各個部件建立構件，最后拼裝成立體模型。通過對空間三維曲線的分析我們可知，橋梁的空間三維曲線其實就是主梁的三維曲線，我們只需要將主梁建立出空間三維曲線即可。因此，我們僅以主梁建立BIM模型為例來論述用什么方法來建立空間三維曲線。

本次主梁為空間三維曲線，通過對問題的研究及軟件自身的特點，我們通過以下三種方法對問題進行解決。

3.1 利用Revit繪制空間三維曲線梁

本方法的基本思路為：首先將橋梁中心線平面線形通過CAD導入Revit中，利用Revit內建模型體量點及梁單元起終點位置偏移，來使得平面線性轉換成空間三維曲線。

3.1.1 利用Revit體量點

（1）在平面圖中將橋梁中心線的平面線形提取出來，復制到CAD空白文檔中，為了操作方便將橋梁起點移動到（0，0）點。

（2）在CAD圖中等分（DIVIDE）橋梁中心線，根據精度的要求，精度越高等分的數量越多，本項目采用1m將橋梁中心線等分為40段，共41個節點。

（3）在Revit中插入-鏈接CAD，內建模型體量點，將所有等分點上的體量點繪制出來，并輸入體量點的偏移量。

（4）將所有體量點用模型線中的樣條曲線繪制出來，注意需要相鄰兩個點相連，如果全部選中用樣條曲線繪制，建梁單元時會出現問題，無法建立梁單元。

（5）放置梁，拾取三維曲線，建立空間三維曲線梁模型。

3.1.2 利用梁的起終點標高偏移量

（1）在平面圖中將橋梁中心線的平面線形提取出來，復制到CAD空白文檔中，為了操作方便將橋梁起點移動到（0，0）點。

（2）在CAD圖中等分（DIVIDE）橋梁中心線，根據精度的要求，精度越高等分的數量越多，本項目采用1m將橋梁中心線等分為40段，共41個節點。

（3）將等分的節點用多段線依次連接起來，在Revit中插入-鏈接此CAD圖形。

（4）先拾取平面線形，建立梁模型，再通過輸入梁自身的起終點標高位移，最終生成空間三維曲線梁模型。如圖2所示。

圖2 主梁屬性

3.2 巧用CAD繪制空間三維曲線

本方法的基本思路為：把CAD的點坐標導出，將三維點坐標輸入到EXCEL中，利用三維多段線將橋梁空間三維曲線繪制出來。

（1）在平面圖中將橋梁中心線的平面線形提取出來，復制到CAD空白文檔中，為了操作方便將橋梁起點移動到（0，0）點。

（2）在CAD圖中等分（DIVIDE）橋梁中心線，根據精度的要求，精度越高等分的數量越多，本項目采用1m將橋梁中心線等分為40段，共41個節點。

（3）將所有平面點坐標從CAD中提取出來，具體有兩種方法：

第一種：在CAD中用工具-數據提取，按提示步驟一步一步，最終將所有點的坐標提取出來，保存為EXCEL格式，如圖3所示。

圖3 數據提取

第二種：把所有點用多段線連接起來，利用list提取所有點坐標信息，如圖4所示。

圖4 list信息

（4）在EXCEL中將Z軸坐標輸入表格中，將整理好的三維坐標點，利用公式“=C2&","&D2&","&E2”轉化成一列表格，如圖5所示。

圖5 EXCEL整理

（5）在CAD中輸入3dpoly或快捷鍵3P，選中EXCEL中整理的一列數據，復制粘貼到CAD命令行中，繪制成功，如圖6所示。

圖6 生成三維曲線

（6）打開Revit，插入-鏈接CAD，放置梁，拾取三維曲線，生產模型。

3.3 利用Civil 3D生成空間三維曲線

本方法的基本思路為：利用Civil 3D中的道路平面線形和道路縱斷面來生成橋梁空間三維曲線。

（1）在平面圖中將橋梁中心線的平面線形提取出來，復制到CAD空白文檔中，為了操作方便將橋梁起點移動到（0，0）點。

（2）在CAD圖中等分（DIVIDE）橋梁中心線，根據精度的要求，精度越高等分的數量越多，本項目采用1m將橋梁中心線等分為40段，共41個節點。

（3）用Civil 3D打開道路線形，選中常用選項卡中“路線-從對象創建路線”來創建路線，選中道路中心線，創建成功。如圖7所示。

圖7 創建路線

（4）使用“縱斷面-創建曲面縱斷面”來創建縱斷面，將縱斷面設計工具調出，根據橋梁縱斷面數據進行設計輸入，設計完成就和設計圖紙保持一致。如圖8所示。

圖8 創建縱斷面

（5）有了平面的路線以及該路線的設計縱斷面，軟件將會自動生成三維曲線。保存圖形，打開Revit，插入-鏈接CAD，放置梁，拾取三維曲線，生產模型。

通過在Revit中的操作步驟可知，一旦道路長度增大，通過這種每個點都進行輸入標高的操作不但比較繁瑣，而且還浪費很大的精力跟時間。通過巧妙運用CAD和EXCEL的簡單操作，我們可以很清楚把我們想要的數據導入表格，從而大大節約了時間。而Civil 3D更是從專業的角度對道路的線形進行生成，只需要提供道路平面線形和縱斷面設計就可以自動生成三維空間曲線，大大提高了從二維到三維的轉變，使得平面設計向三維設計更進一步。

4 結論

綜上所述，在利用BIM開展橋梁設計工作時，可以增強設計信息的準確性[3]，將空間三維曲線準確反映出來。同時，橋梁空間三維曲線的建立可以轉化為道路三維曲線問題來一起研究，通過巧妙運用CAD和EXCEL的坐標點的轉化，使得圖形數據化，大大提高繪圖效率。而通過Civil 3D的運用更使得空間曲線向專業化方向發展，對我們的設計帶來更大的便捷。