BIM参数化建模——混凝土梁桥的新解法

公路桥梁工业化与标准化 是当今桥梁发展的重要课题， 标准化设计是桥梁工业化 在设计阶段的体现之一。 目前，桥梁设计普遍使用的是 通用图集整理修改的模式， 工程图纸由二维视图形式展现。

在桥梁结构日益复杂的形势下，普通的二维设计逐渐暴露出在指导施工方面的不足。二维图纸信息量有限，只能表达简单的几何信息，对于物理材质、结构碰撞等施工信息，都无法表示。并且，在设计一些复杂结构时，需要大量图纸才能表达清楚，工作量浩大，资源浪费严重。

针对以上问题，基于BIM技术的三维设计给设计工程师们提供了解决办法。三维设计可直接通过三维实体模型清晰表达结构构造，更可在模型中加入除几何信息外的其他信息，弥补二维设计信息的不足和工作量的繁重。因此，采用基于BIM技术的三维设计技术将成为桥梁设计行业发展的必然趋势。

因此，形成一套适用于桥梁参数化构件的分类体系，开发一款支持多种断面形式的混凝土梁桥BIM参数化快速建模程序，对于实现中小跨径混凝土梁桥的快速BIM设计，促进混凝土梁桥的标准化、工业化以及智能化建造具有重要意义。

研发一款混凝土梁桥BIM参数化建模软件，将为混凝土梁桥的BIM设计提供一个简单、有效、快速的途径。基C#计算机高级语言，通过对Revit进行二次开发，建立中小跨径混凝土梁桥BIM参数化建模软件，并以工程为背景进行实际应用，提高混凝土梁桥BIM设计的效率，节约了经济成本，并创造了一定的社会效益。

针对混凝土梁桥（包括混凝土箱梁、T梁、小箱梁）构造及图纸进行研究，参照交通运输部通用图已有的混凝土梁桥设计，根据截面形式、跨径等参数信息，对其进行分类，形成一个参数化构件建模分类体系，并通过对BIM软件的二次开发，从而实现混凝土梁桥BIM参数化建模软件。

OSIS-BIM软件可以实现从道路路线、桥跨布置，到每一联桥的上部结构、下部结构和部分附属结构等BIM模型的参数化、快速化、智能化建立。

支持多种桥梁上下部结构形式，其中上部结构包括现浇箱梁、预制箱梁、悬臂现浇梁、预制T梁和预制小箱梁，并且将适用于变高、变宽、变箱室、斜交、超高段和变悬臂等任意组合的异形构件；下部结构实现了盖梁柱式墩、独柱墩、花瓶墩、桩柱式桥台等结构形式，同时支持用户添加自定义的族文件，此功能具有较高的扩展性。

技术路线图

除提供特定桥型的定制开发功能外，同时提供了一系列通用功能栏，方便用户创建BIM模型，包括截面+路线来生成模型和截面+选择线生成模型等，使用户可以更加灵活地生成任意断面形式的BIM模型。

混凝土梁桥BIM模型

OSIS-BIM软件提供族库管理界面对接企业族库管理云平台，有效解决了企业对族文件的集中存储、共享与调用，实现企业对族库文件的规范化管理，使设计人员可以按照不同权限使用企业已有族文件，进而提高BIM设计效率。

族库管理界面

1. 路线与桥跨布置模块

在项目前期，首先完成软件基础开发架构的搭建，以及路线与桥跨布置模块的程序开发。软件支持路线数据文件的读取。桥梁跨径布置是建模的基础，可根据路线数据、跨径布置数据，在Revit软件中实现跨径布置，并且可以将该模块中的总体数据传递至后续的上部结构和下部结构模块中，实现数据从整体到局部的连通与流动。

2.上部结构模块

该模块主要为上部结构构造数据的输入，包括梁断面、纵向信息、横梁，以及梁端伸缩缝构造数据等。通过计算出所有关键截面处的数据对象，在自适应族中进行融合来生成初步模型；最后再结合梁端伸缩缝的信息，通过剪切连接等布尔运算来生成最终模型。采用标准截面+纵向变化的输入方式，对于变梁高、变桥宽、变板厚的梁桥，省去在CAD中提取关键位置截面的梁宽、梁高等数据的大量工作。

3.下部结构模块

主要包括桥台、桥墩和承台基础等族文件的批量实例化。

根据路线数据和桥跨布置信息自动生成桥梁墩台的列表，程序会自动读取用户积累的族文件，自动计算墩顶标高等参数来将墩台创建相应的族实例；软件内置实现了盖梁柱式墩、独柱墩、花瓶墩、桩柱式桥台等结构形式，同时支持用户自定义族文件的添加，具有高扩展性。

4.通用功能模块

通过导入用户自定义的参数化族截面和路线数据来生成粗略模型，可用于箱梁、涵洞等结构的BIM模型创建。也支持通过导入用户自定义的参数化族截面和用户选择结构边线或模型线等来生成粗略模型，可用于桥梁护栏等结构的BIM模型创建。

5.族库管理模块

族库管理对接企业族库管理云平台，有效解决了企业对族文件的集中存储、共享与调用，实现企业对族库文件的规范化管理。并且使设计人员可以按照不同权限使用企业已有族文件，进而提高设计效率、保障交付成果的规范性与完整性。支持按目录查询、单文件导入及目录批量导入 ，可直接在Revit环境中插入族实例，并且拥有完善的人员管理体系，对族文件的使用采用角色授权方式 ，确保企业模型构件的统一规范管理。

除此之外，用户可将族库管理中的族文件扩充至该软件下部结构模块中，实现桥墩、桥台以及基础类型的扩展。

在实体工程项目中应用OSIS-BIM建模软件，通过参数化输入结构数据，实现项目中梁桥BIM模型的快速化建立。同时通过该参数化软件可积累结构化、标准化数据，构建桥梁设计的大数据库，为实现桥梁的智能设计提供数据支撑。