基于Revit+Dynamo模式的現澆連續梁橋建模研究

摘要 近年來BIM技術在我國建筑領域有了巨大的發展。橋梁工程作為建筑行業的一個重要分支，為響應“交通強國”戰略，早日實現橋梁建設的現代化和信息化目標，必須緊跟BIM技術為橋梁建筑行業帶來的變革形勢。模型的構建是BIM技術最關鍵的一個階段，為了解決傳統建模方式下復雜構件精度低、速度慢等弊端，文章通過采集數據生成橋梁中心線、Revit參數化族庫建模、編制橋梁構件參數Excel表、編寫Dynamo程序導入參數表將構件準確放置，提供了一套基于Revit+Dynamo模式對現澆連續梁橋的參數化建模方案。該方案可以實現對異形構件的快速建模和上下部構件的準確安放，極大地提高了建模效率和精度，為BIM技術的發展注入新的活力。

關鍵詞 現澆連續梁；參數化建模；Revit+ dynamo模式

中圖分類號 U442.5 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）05-0063-03

0 引言

現澆連續梁橋在橋梁建設中被廣泛應用，但采用Revit建模的傳統建模方式存在著異形結構建模困難、整體建模速度慢、出錯率高等問題。可視化編程軟件Dynamo可以通過與Revit的交互，實現個性化建模，滿足各類人員的專業性需求，同時能實現對族構件的快速放置、數據批量處理等功能，能夠很好地解決傳統Revit建模方式的弊端。該項目擬探索基于“Revit+Dynamo”模式實現橋梁上部空間異形構件的創建和下部結構的快速建模，從而大大提高橋梁建模效率與精度。

1 Revit+Dynamo建模模式簡介

1.1 什么是Revit和Dynamo

Revit是一款專門進行建筑模型設計的軟件，由于其可操作性強、族構架種類數量多等優點，已成為我國應用最廣泛的三維建筑模擬軟件之一，也不斷應用于橋梁的BIM設計中。Dynamo是一款可以內嵌Revit中的開源、可視化軟件，同時也可以和其他多款Autodesk公司的軟件進行交互，十分便捷。使用者只需連接預定義的功能節點，便能實現構件自定義算法創建各種功能。

Revit+Dynamo建模模式即利用Revit和Dynamo進行交互，共同完成參數化建模過程的工作模式。通過拖拽、連接Dynamo不同節點完成程序設計，讀取橋梁設計要素，將Revit創建的參數化構件族進行拼接擺放，最終實現對現澆連續梁橋的自動建模。

1.2 相較傳統建模方式的優勢

BIM建模模式能夠將二維圖紙中的工程項目直觀地呈現給設計者，全面系統地反應工程整體及其相關信息，做到“所見為所得”[1]。同時，建立的模型還能為后續的施工、運營管理等橋梁全壽命階段提供模型支持。基于Revit+Dynamo建模模式，將兩款軟件的優勢充分放大，既能夠通過Dynamo和自適應族的交互，實現對傳統建模方式難以解決的異形構件進行快速建模，又能夠通過導入不同的橋梁參數實現對同類連續梁橋的批量建模等。該模式提升建模精度的同時節省了大量人力物力，使可視化編輯也降低了操作門檻。

2 Revit+Dynamo模式對連續梁橋建模實施流程

2.1 建模分析

結合唐山市某路的建設圖紙和相關橋梁數據，在建模開始前分析其工程特點，制定符合該工程的建模方法。

（1）構件信息分析：以該工程為例，構件類型為下部結構和橋跨結構兩大部分。其中下部結構包括樁基礎、承臺、橋墩、橋臺和蓋梁。橋跨結構為線路中斷時跨越障礙的主要承重結構。

（2）拼裝思路分析：由于該工程中存在緩和曲線，為了避免傳統Revit建模中“以直代曲”方式使箱梁之間存在較大縫隙，影響模型精度，應采用Dynamo根據線路中心坐標在 Revit 中為橋梁繪制確定整體路線線形，再將各橋梁構件沿線拼裝。

（3）重難點分析：該工程共有兩方面難點需要關注。一是由于緩和曲線段的存在，將構件放置在建立的中心線時，需調整構件姿態達到模型與設計線路重合[2]。二是由于Revit本身基礎功能的限制，其對變截面梁建模困難。

2.2 建模流程

2.2.1 線路設計線數據采集

首先通過Civil 3D軟件創建道路并導出設計線的樁號和三維坐標數據，將各樁號X、Y和高程整理在Excel表中，便于后續Dynamo讀取。然后將數據在Revit環境下利用Dynamo的Plane Curve.By Data和Central Curve.By Data等關鍵節點完成平曲線和三維曲線的生成，若生成的曲線誤差較大則返回Civil 3D中把道路的線路中心點間距加密，并重復上述操作直至誤差可以接受，表明設計線建立完成。

2.2.2 Revit參數化族庫的創建

（1）下部結構族的創建。下部結構參數化族的構件主要包括樁基礎、承臺、橋墩、橋臺和蓋梁。其中樁基礎和承臺采用的“公制結構柱族樣板”進行創建，其他三部分采用“公制常規模型”族樣板創建，參數化設計流程與樁基礎類似。將可以簡化的族根據相對關系加載進要整合的構件中，形成新的構件，達到簡化參數的目的，便于快速建模，如樁基族可以和承臺族進行整合，命名為某類型承臺。

（2）連續梁輪廓族參數族的創建。由于現澆連續梁橋的受力特點，不同梁橋其腹板寬度、箱梁高、翼緣尺寸等存在變化，導致整體結構復雜，無法僅由單一形式結構族創建，可以通過定義創建不同類型的輪廓族（如圖1），根據后續建模中出現的橋跨結構類型對輪廓進行空間排布和形狀組合，并且為了便于后續對整體尺寸和斜坡等的調整，可以采取對整體族采用嵌套族。連續梁的梁高變化實際上就是梁的上下緣曲線的變化，因此截面參數也可以通過Excel對箱梁底板上下邊緣曲線方程進行計算得到。

3 項目拼裝

3.1 橋梁構件參數表的編制

為了實現對上述建立的Revit參數化族進行準確批量放置，需要將設計圖紙數據中樁號位置信息和構件參數提取為Excel文件形式導入Dynamo中實現對構件的自動放置。

對橋跨結構即橋梁上部結構，由于在對橋梁上部參數族創建時我們分別創建了梁的內外輪廓，因此需分別統計箱梁內外輪廓的參數[3]。具體參數為箱梁的起止里程位置、是否空心、橫坡i值（以右側高為正）、頂板厚度等。參數編制過程中需要注意計算里程時要與橋梁中心線間保持6 cm的伸縮縫間距，是否空心是指該里程處箱梁是否需要隔斷。

3.2 基于Dynamo對上下部構件進行拼裝

基于Dynamo關鍵節點連接和Python程序編制，并導入橋梁構件參數Excel表，對參數化族構件進行拼裝。內容主要包括對橋梁下部墩柱橋臺等構件的放置與調整以及上部結構的放置。

3.2.1 橋梁下部構件放置與調整

首先將樁基進行參數化處理，然后按照圖2的放置方式進行操作。這種放置方式解決了傳統Revit建模方式因樁基結構多、相對位置坐標計算困難的問題，同時還能依照下部結構間的關系對建成模型位置進行二次檢驗，極大地提高了建模精度。

下部結構放置成果如圖3：

在利用Dynamo放置承臺時，雖然承臺中心位置正確，但是承臺的角度卻和樁基的路線有明顯的夾角。這是因為樁基中心點線路并不是正北正南走向，而是曲線。所以需要給每個承臺相應的一個旋轉角，使其能與樁基路線方向一致，從而使承臺與樁基“對正”。

承臺的放置過程與樁基放置相似，其重難點在于承臺角度的旋轉。而該文介紹的方法則可以省去手動修改的繁瑣步驟，極大地節省精力。首先，根據每個承臺對應的兩排樁的連線與X軸夾角確定承臺旋轉角度。圖4展示了通過Dynamo提取相應樁位的X、Y值，利用Point節點生成點，再利用點坐標生成直線。

然后，將提取出的樁基坐標連成多條直線，獲取旋轉角度。在這一過程中Line.Direction節點起到確定直線方向，將直線轉換成向量的作用。Vector.—Angle About Axis節點用來計算向量與X軸方向的夾角角度，即承臺所需要旋轉的角度，承臺作為參數化族，可利用Family instance.Set Rotation節點進行參數化設置，也就是參數化族按照中心Z軸旋轉的角度。

3.2.2 橋梁上部構件放置

對上部結構放置的步驟如圖5，放置成果如圖6。

箱梁放置過程中，我們通過坐標建立中心線，將路線進行投影，形成三維坐標，以里程累計的方式進行箱梁的放置。通過已經建立的箱梁內外輪廓族，并建立上下文坐標，進行放樣融合（如圖7左），實現對箱梁的快速放置。并通過布爾差集來控制箱梁是否空心（如圖7右）。通過參數節點設置，來實現對箱梁的參數化設置。

4 結語

模型的構建作為BIM技術最繁瑣的一個階段，占用工程設計大部分時間?；赗evit+Dynamo模式現澆連續梁橋的建模方式，在傳統建模方式的基礎上憑借Dynamo的靈活性和代碼的開源性，只需將構件參數的Excel數據歸納處理，并編制相應的Dynamo程序，對構件三維坐標進行定位和參數化驅動放樣，即可實現模型的批量準確放置[4]，減少了人為因素的參與，摒棄了傳統分段單獨創建族精度低、費時費力的弊端，同時也對后續工程用料計算、施工模擬、運營管理等提供了全面可靠的模型支持。Revit+Dynamo橋梁建模模式將為BIM技術的發展注入新的活力。

參考文獻

[1]鮑大鑫， 嚴心軍， 張濤. 基于“Revit+Dynamo”模式的現澆連續梁橋設計建模[J]. 土木建筑工程信息技術， 2020（5）： 7-13.

[2]仇朝珍， 賀波， 葛勝錦. Dynamo在橋梁BIM建模中的應用[J]. 中外公路， 2019（5）： 179-182.

[3]沙名欽. 基于BIM技術的橋梁工程參數化建模及二次開發應用研究[D]. 南昌：華東交通大學， 2019.

[4]朱善美， 郝國宇. 基于revit及其插件的橋梁快速建?！詼罔F路上跨江淮運河特大橋為例[J]. 安徽建筑， 2020（1）： 243-245.