基于CATIA的BIM在简支T型桥梁中的应用

刘肖群，邓小军

（山东交通职业学院，山东 潍坊 261206）

近年来，社会的快速发展对建筑工程提出了更高的要求，传统建筑设计往往属于二维设计，难以满足现代建筑经济、质量以及安全的需要。BIM是现代工程设计建造管理当中一种重要的数据化工具，将其应用在建筑设计当中，能够全面提升施工效率，缩减施工成本和施工周期。将BIM当作重要设计工具应用到简支T型桥梁设计当中，能够有效提升简支T型桥梁的设计质量和效率，并将设计流程全面优化，促使其设计质量更优，应用效果更强。

一、数据命名规则定义

基于CATIA当中较为严谨的相应数据命名规则，可以更加顺畅地对数据实现有效查询和管理，同时在实现有序命名之后，可以避免发生零件的编码重复问题，提升设计准确度。

首先，需要为CATIA设置获取文件的一个统一且唯一的相应存储标识，可以是文件名，也可以是Part-Number，以此可以在整个设计流程当中能够准确便捷地进行准备，并方便使用与共享操作。基于设计需求，需要在满足设计要求的数据环境当中，最大程度地使数据冗余减少，以此实现更加方便快捷的追朔，还可更有效地控制版本。文件命名还要求其能够对同样一个部件进行不同模型状态的准确识别，零件的编号要注意保持和文档名称一致。所有文件名要严格按照计算机文件名要求进行命名，避免出现无效文件或者文件保存不正确问题。基于CATIA进行结构树命名的时候，要求按照规范的命名规则（图1）进行具体命名。

图1 结构树命名规则

二、数据结构划分结构剖析

简支T型桥梁通过传统方法进行设计的时候，设计成果具有一定分散性和独立性，而在项目结束之后，会产生非常多的独立文件，这些凌乱散落的各种文件难以实现系统的整合，在管理当中具有较大难度，且查询起来也非常不方便。基于CATIA当中严谨的文件命名规则，还需要对数据结构实现清晰系统的划分，以此实现更加优良的设计。由于模型特征树当中可以直接将结构实际逻辑规则体现出来，所以在后期设计当中能够更加方便快捷地从结构树上实现有效查询和综合管理。桥梁的结构一般是依据具体结构或者具体专业实现划分的，比如大桥包括了桥面系、地质、基础、桥台、桥梁、桥墩、承台等结构。

三、搭建骨架

在制造行业当中装配设计各种零部件的时候，需要对零件产品当中所有零部件具体模型形状反映出来的特征信息以及工程特征相关信息等进行全面表达，同时需要对各个零件具体模型的属性还有特征实现具体创建和综合管理。在进行各个零部件相对应的实际设计当中，还需要结合参数基础以及骨架模型实际基础，并对参数化相应特征造型进行应用，实现具体设计，在简支T型桥梁当中也可以通过这种思想进行具体设计。

实现CATIA骨架设计，主要是对产品实现充分的理解，并将其进行剖析分解之后，通过和产品实际设计流程进行结合应用，对主要线框当中各个控制元素进行有效运用，综合地对这个完整产品结构做到全面控制，并实现控制结构的有效建立，该控制结构呈现出树干形状的关系图。同时，结合参数信息进行设计方法以及传递框架的有效构建，实现参数信息的有序分析和整理。在各个零件的设计当中，将相应的零件骨架模型设计草图、相关参考、设计基准以及几何特征等具有参考价值的信息复制到设计当中，通过这种方式实现骨架模型当中各类零件信息的共享，促使零部件信息更加完善，并保障所有零部件在设计当中需要的相应设计基准等多方面参考信息都具有一致性，因为这些信息都来自同样的骨架模型当中。管理人员在对三维协同工具实现有效利用之下，可以分配给不同设计人员相对应所需骨架信息，而相对应的设计人员在接受到骨架信息之后，能够在各自电脑上结合自身专业知识与相应信息实现专业设计。在各个设计人员进行相应设计之后，统一地将相应专业实现整合与汇总，以此得到一个整体的项目总模型。

在进行设计工作的时候，通常会进行不规则方程曲线的绘制，这些方程曲线在利用传统二维设计方法进行绘制的时候，需要通过方程求解得到需要的各种控制点，并将各控制点实现连接之后绘制成样条形式的曲线，还有的是通过对二次开发实现有效运用，以此获取具体的方程曲线，通过这种方法进行多元方程组的求解过程非常复杂。由于此次设计是对一座桥路桥梁进行设计，所以可以把铁路空间左线当成设计对象桥梁自身整体骨架。空间左线包括了一些列曲线和直线，因此在搭建总体桥梁相应线路骨架的时候，可以通过方程曲线对总体的线路骨架进行有效制作。比如，要求得缓和曲线，就可以通过三元方程组进行求解。CATIA当中包含了方程曲线设计代码包，因此在获取方程曲线的时候，直接可以将方程式输入其中直接得到，不仅更加快捷，准确度也大大提升，工作效率显著提高。

依据相关规定，缓和曲线主要是回旋线曲线，在精度要求不一样的时候，相应计算公式也存在一定差异，通过项目当中缓和曲线对CATIA函数化方程曲线功能处理线路缓和曲线进行充分展示。其中，缓和曲线的公式为：

公式当中的R代表圆曲线的半径，l3代表缓和曲线相应的长度，l代表曲线上一个点相应测地距离。

通过缓和曲线对应的公式，对方程曲线进行规范化创建，并将这两个曲线通过拟合，形成一个三元方程曲线，把该曲线向xy平面实现投影之后，就可以直接获得我们需要的相应缓和曲线。之后，将平面曲线和实现创建的所有空间曲线进行接合获得一条总曲线，再通过CATIA获取相应空间曲线，把这一空间曲线实现一千倍的放大，即可获得实际的空间曲线。接合这个空间左线，接合高程以及历程进行相应骨架定位信息的有效创建。

四、设计参数、函数以及模板

在传统二维设计当中，对零件表达没有和对应设计参数进行统一整合，也没有将两者进行直接关系的建立，导致相应技术资料要实现更新和保存具有较大难度，操作也非常复杂。基于CATIA能够利用相关参数对模型进行驱动，如果设计出现变更，则只需要对发生变化的相应参数进行修改就可以获得新模型。在对类似模型进行绘制的时候，可以直接把设计流程和相关知识向文档模本、用户特征以及超级副本当中实现集中，对标准化参考元素进行参考之后，对需要改动的相应参数直接进行修改就可以获得新模型。本项目在实现结构搭建并对各个专业骨架实现创建之后，就可以进行建模。为了可以快速地实现参数查询以及变更模型设计等操作，首先需要深入理解设计图纸，结合函数化以及参数化的相应功能来设计具体模型。在简支T型桥梁当中，有很多段的桥墩集合组成桥体，并包含了承台、桥墩、桩基、桥台以及桥梁等。其中，桥墩包括实体墩和空心墩两种类型，桥梁也包括连续钢构梁和简支梁两种梁型。在全面考虑模型结构之后，需要进行模板的部分制作，这些模板在后期可以实现直接调用，以免在设计当中重复设计同一种类型的模型。这样不仅促使设计效率更高，设计时间也有效缩短。在创建好各个模板之后，即可结合相应模板进行部位模型的有效创建，在实现模型创建之后，可在后期结合模型实现各种工程尺寸以及工程量等信息的快速准确查询。

五、工程图

在利用二维设计方式进行具体设计的时候，需要手动进行相应视图的绘制，针对类似剖面，也要对原先的二维图进行复制，并以此为基础实现修改。这种设计方式不仅工作量非常大，还会出现重复设计问题，导致设计效率非常低。基于CATIA的相应工程图能够对各种不同的突出要求进行满足，同时可以结合三维模型获得该结构任意截面相应剖面图，且两者存在相关连性，工程图会随着三维模型发生的变更出现相应改变。在类型一样的相应模型实现模型调用构成之后，能够直接将工程图进行投影，这样不仅提升了工作效率，还大大缩减了设计成本，工作流程更简化，工作量更少。并且基于CATIA可以结合工程实际情况，实现符号、图纸尺寸以及字体等标准的单独定制。

科学技术飞速发展，建筑行业也在技术发展带领下获得了快速进步。简支T型桥梁在通过传统二维设计的时候，存在设计效率低、工作量巨大等缺陷，而应用基于CATIA的BIM进行简支T型桥梁设计，能够对设计进行快速修改和调整，系统性更强，工作效率更高，能够有效满足现代建筑设计的需求。

[1]李圣兰.BIM模型面向工程项目管理的数据模型连接及应用开发[D].深圳大学,2017.

[2]马少雄,李昌宁,徐宏,等.基于BIM技术的大跨度桥梁施工管理平台研发及应用[J].图学学报,2017,38（3）:439-446.

[3]李学文.BIM技术在大型钢桁架桥梁建设中的应用[J].江西建材,2017（8）:120-121.

[4]苟新茗,张琪,鲁洪宇.BIM技术在未来大型桥梁中的应用[J].建筑工程技术与设计,2016(18):106.