孫中秋 高 超

（四川省交通運(yùn)輸廳交通勘察設(shè)計(jì)研究院， 四川 成都 610017）

0 前言

自2002年Autodesk公司提出BIM技術(shù)以來，工程信息化的概念逐漸得到業(yè)界的普遍認(rèn)可，經(jīng)過10多年的發(fā)展，BIM在美國、英國、日本等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)成為工程領(lǐng)域的主要技術(shù)被大范圍推廣[2]。

BIM技術(shù)是集項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、建設(shè)及運(yùn)維管理為一體的大型復(fù)雜系統(tǒng)，其包含的建筑物數(shù)量龐大、復(fù)雜多變，模型的創(chuàng)建工作量大，且效率低下。建筑模型是工程信息的主要載體，是工程建設(shè)可視化模擬最直觀的展示，實(shí)現(xiàn)建筑模型的參數(shù)化創(chuàng)建是突破BIM技術(shù)應(yīng)用瓶頸的關(guān)鍵端口。

BIM技術(shù)在房建領(lǐng)域的應(yīng)用較廣泛，Revit軟件針對(duì)房建構(gòu)件已開發(fā)出一套較為成熟的面向?qū)ο髤?shù)化創(chuàng)建方法，能夠滿足絕大部分房建信息模型的創(chuàng)建需求。但BIM技術(shù)在交通工程領(lǐng)域的應(yīng)用相對(duì)落后，交通工程建筑物由于構(gòu)件形式多變，實(shí)現(xiàn)模型參數(shù)化創(chuàng)建的難度較大，尚未有成熟的軟件滿足所有建筑物的參數(shù)化創(chuàng)建，BIM技術(shù)人員需要基于BIM相關(guān)軟件進(jìn)行大量的二次開發(fā)工作，以實(shí)現(xiàn)模型的參數(shù)化創(chuàng)建。

連續(xù)剛構(gòu)橋梁作為交通工程的主要結(jié)構(gòu)形式，在公路及鐵路工程領(lǐng)域應(yīng)用較廣泛，目前介紹連續(xù)剛構(gòu)橋梁分節(jié)段模型參數(shù)化創(chuàng)建方法的文章較少。張建軍等介紹了通過Revit族文件創(chuàng)建常規(guī)橋梁的方法[4]；趙偉蘭等介紹了通過Revit自適應(yīng)族創(chuàng)建復(fù)雜曲線拱橋模型的方法[5]。國內(nèi)尚未找到基于Revit二次開發(fā)創(chuàng)建連續(xù)剛構(gòu)橋梁模型的相關(guān)技術(shù)及介紹。

1 連續(xù)剛構(gòu)結(jié)構(gòu)型式

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋是連續(xù)梁橋與 T型剛構(gòu)橋的組合體系，也稱墩梁固結(jié)的連續(xù)梁橋。連續(xù)剛構(gòu)橋常用于大跨、高墩的結(jié)構(gòu)中，其上部結(jié)構(gòu)具有連續(xù)梁的一般特點(diǎn)，梁截面高度隨路線拋物線變化，橋墩處梁截面高度達(dá)到極大值，主跨跨中及橋梁起終點(diǎn)處梁截面高度達(dá)到極小值。不同于連續(xù)梁的滿堂支架現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工方案，連續(xù)剛構(gòu)采用掛籃法施工，梁體需分節(jié)段進(jìn)行現(xiàn)澆施工，一座橋梁的對(duì)象數(shù)量較多，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。

本文以在建的某特大橋?yàn)槔撌鲞B續(xù)剛構(gòu)上部結(jié)構(gòu)BIM模型創(chuàng)建方法，連續(xù)剛構(gòu)上部結(jié)構(gòu)節(jié)段主要分三種型式：0號(hào)塊、中間塊、和現(xiàn)澆塊，如圖1所示為在建的某特大橋BIM模型成果。

圖1 某特大橋BIM模型成果

此特大連續(xù)剛構(gòu)橋跨度為 87+160+87（m），該橋主橋?yàn)槿蝾A(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，主梁為單幅式單箱單室截面，箱梁懸臂長(zhǎng)度及頂?shù)装鍖挾缺３肿?，箱梁頂板?4.35m，底板寬8.25m，懸臂長(zhǎng)3.05m；箱梁高度由合攏段截面的3.2m按1.8次拋物線增加至橋墩處的10m，梁高方程為：H=6.8×（X/74.5）1.8+3.2(m)（X為箱梁截面沿路線至橋墩梁高變化點(diǎn)距離）;底板厚度由現(xiàn)澆段截面的0.35m按1.8次拋物線增加至0號(hào)塊端部的1m，底板厚度方程為:t=0.65×（X/73）1.8+0.35(m)（X為箱梁截面沿路線至0號(hào)塊端部距離）；腹板厚度分段落等厚設(shè)置，其中0號(hào)塊長(zhǎng)12m，普通塊分別長(zhǎng)3m或4m，合攏段長(zhǎng)2m，現(xiàn)澆塊長(zhǎng)6m。

2 連續(xù)剛構(gòu)建模思路及模型分析

本文主要結(jié)合Revit中的Dynamo可視化編程插件及RevitAPI實(shí)現(xiàn)連續(xù)剛構(gòu)的參數(shù)化創(chuàng)建，程序在Revit項(xiàng)目環(huán)境下運(yùn)行，主要分為以下幾個(gè)步驟：

（1）通過Excel表格錄入橋梁路線數(shù)據(jù)及箱梁變化截面處的截面尺寸和對(duì)應(yīng)的樁號(hào)，梁高及腹板厚度通過變化公式自動(dòng)錄入，并標(biāo)識(shí)各截面所處箱梁節(jié)段類型，如表1-3分別為0號(hào)塊、普通塊及現(xiàn)澆塊的錄入數(shù)據(jù)表（通過Dynamo中的文件讀取命令（ReadFromFile）獲取整個(gè)Excel表格，然后通過單元格數(shù)據(jù)獲取命令（GetItemAtIndex）直接獲取具體單元格的數(shù)據(jù)）。

（2）在步驟1對(duì)應(yīng)樁號(hào)處通過指定3個(gè)軸坐標(biāo)向量及坐標(biāo)原點(diǎn)的方式創(chuàng)建箱梁橫截面局部坐標(biāo)（通過 Dynamo中的坐標(biāo)系創(chuàng)建命令（CoordinateSystem.ByOriginVectors）

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表3 現(xiàn)澆塊結(jié)構(gòu)尺寸及項(xiàng)目信息

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創(chuàng)建局部坐標(biāo)系）。

（3）通過步驟 2創(chuàng)建的局部坐標(biāo)系分別利用點(diǎn)創(chuàng)建命令（Point.ByCartesianCoordinates）、線創(chuàng)建命令（Line.ByStartPointEndPoint）及線連接命令（Curve.Join）創(chuàng)建對(duì)應(yīng)樁號(hào)處的箱梁截面外輪廓及內(nèi)輪廓，并通過輪廓融合命令（Solid.ByLoft）創(chuàng)建箱梁外輪廓體及空心體。

（4）對(duì)步驟3創(chuàng)建的箱梁外輪廓體通過布爾減運(yùn)算命令（Difference）減去對(duì)應(yīng)位置的箱梁空心體，得到與設(shè)計(jì)相符的連續(xù)剛構(gòu)節(jié)段實(shí)體。

食品檢驗(yàn)是一個(gè)程序復(fù)雜嚴(yán)密的過程，需要檢驗(yàn)人員手工與儀器相互結(jié)合進(jìn)行精密化監(jiān)測(cè)，其中檢驗(yàn)人員的工作流程、儀器的使用與維護(hù)、樣品的采集和保護(hù)、檢驗(yàn)方法等環(huán)節(jié)都會(huì)影響到食品檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。筆者結(jié)合自身的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，將影響食品檢驗(yàn)準(zhǔn)確性的因素總結(jié)為以下幾點(diǎn)：

（5）通過 Python Script模塊調(diào)用 RevitAPI，通過新建族文檔命令（doc.Application.NewFamilyDocument）創(chuàng)建公制常規(guī)模型族文檔，將步驟4中創(chuàng)建的箱梁節(jié)段實(shí)體分別原位放入新建的族文檔中，然后通過載入族命令（famdoc.LoadFamily）將新創(chuàng)建的族文檔載入到Revit項(xiàng)目環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)箱梁節(jié)段族實(shí)例化。

（6）在箱梁節(jié)段族文檔中通過添加參數(shù)命令（famdoc.FamilyManager.AddParameter）及設(shè)置參數(shù)命令（famdoc.FamilyManager.Set）為箱梁各節(jié)段設(shè)置項(xiàng)目需要的信息及參數(shù)。

圖2 連續(xù)剛構(gòu)BIM模型創(chuàng)建程序

如圖2所示為基于Revit下的Dynamo插件二次開發(fā)的連續(xù)剛構(gòu)BIM模型創(chuàng)建程序，主要包括數(shù)據(jù)處理、模型創(chuàng)建及節(jié)段實(shí)例化三個(gè)模塊。

表4為通過本文所述連續(xù)剛構(gòu)創(chuàng)建方法創(chuàng)建的BIM模型箱梁節(jié)段體積與設(shè)計(jì)的箱梁節(jié)段體積對(duì)比表，從表中可知，0號(hào)塊、現(xiàn)澆塊及16號(hào)塊的體積誤差較大，其余普通塊的誤差均在1%以內(nèi)，模型的準(zhǔn)確性較高，0號(hào)塊及現(xiàn)澆塊的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且設(shè)計(jì)體積統(tǒng)計(jì)忽略了人孔等附屬孔洞的空心扣除，故模型體積與設(shè)計(jì)體積存在較大誤差；16號(hào)塊的設(shè)計(jì)體積包含了橫隔板的砼數(shù)量，本文所建連續(xù)剛構(gòu)BIM模型忽略了普通段的橫隔板，故16號(hào)塊的模型體積與其設(shè)

表4 BIM模型與設(shè)計(jì)節(jié)段體積對(duì)比表

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計(jì)體積存在較大差別。

3 關(guān)鍵技術(shù)總結(jié)及思維拓展

與常規(guī)Revit通過創(chuàng)建參數(shù)化族的方法實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的參數(shù)化驅(qū)動(dòng)的方式不同，本文所述連續(xù)剛構(gòu)創(chuàng)建方法通過Excel表格錄入模型參數(shù)，包括的關(guān)鍵技術(shù)主要有以下幾個(gè)方面：

（1）通過引入局部坐標(biāo)的概念，從而可隨意控制輪廓位置及方向，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲線帶狀結(jié)構(gòu)模型的快速創(chuàng)建，并通過程序設(shè)置節(jié)段實(shí)例參數(shù)值，完成構(gòu)件額自動(dòng)化編碼。

（2）通過Python Script模塊調(diào)用RevitAPI的方式實(shí)例化節(jié)段實(shí)體，首先獲取節(jié)段實(shí)體的坐標(biāo)，再以此坐標(biāo)作為族文檔的實(shí)體位置轉(zhuǎn)換坐標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)段實(shí)體的原位實(shí)例化，保證了箱梁節(jié)段位置的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)論與建議

盡管各國學(xué)者對(duì)Revit在橋梁方面的應(yīng)用做了很多研究，也取得了大量的研究成果，但對(duì)于連續(xù)剛構(gòu)橋梁的研究還比較少見。

通過Excel 錄入?yún)?shù)的方式實(shí)現(xiàn)連續(xù)剛構(gòu)橋梁BIM模型的參數(shù)化控制，創(chuàng)建方法主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）通過利用Dynamo插件中的Design Script語言對(duì)Excel數(shù)據(jù)進(jìn)行處理

（2）利用Python語言創(chuàng)建連續(xù)剛構(gòu)節(jié)段實(shí)體

（3）在Python Script模塊中通過調(diào)用RevitAPI原位實(shí)例化節(jié)段實(shí)體。

通過在某特大橋?qū)嶋H工程中應(yīng)用本文所述連續(xù)剛構(gòu)BIM模型創(chuàng)建方法，在效率和準(zhǔn)確性方面都得到了良好的體現(xiàn)，為Revit軟件在復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)BIM模型的創(chuàng)建開拓了新的思路。但創(chuàng)建完成后的BIM模型不能在Revit項(xiàng)目環(huán)境中驅(qū)動(dòng)參數(shù)，需通過Excel表格錄入新參數(shù)重新驅(qū)動(dòng)程序生成新的模型，更改模型的效率較低，且每個(gè)對(duì)象實(shí)例需要經(jīng)過復(fù)雜的轉(zhuǎn)換過程，占用大量計(jì)算機(jī)資源，對(duì)于常規(guī)規(guī)整構(gòu)件仍建議采用Revit族參數(shù)化的方式驅(qū)動(dòng)模型。