浅析在Revit中建立桥梁空间三维曲线梁的方法

孟京

中亿丰建设集团股份有限公司 江苏 苏州 215131

1 项目概况

本项目是环湖公园最具特色的核心生态休闲景观，是环湖公园打造的最大亮点和休闲吸引点，将对打造该区生态旅游产业打造、拉动本地区的休闲旅游发展起到十分重要的作用。通过“花海+经济”，将招来大量人气和生态旅游、休闲服务产业发展机会，并极大提升本地区的知名度，对带动整个地区的发展将发挥“启动引擎”的重要作用。花海景区，将形成集混交林、开花乔木林、开花灌木林、混播野花、宿根草花、轮种草花等多样化的花海形式，打造观赏类型最丰富、观赏时间最长的花海景观。

为了使桥梁具有以上景观特色及主要功能，本项目在平面上设置了多个圆曲线、缓和曲线，使桥梁从线性上做到了轻盈灵动，蜿蜒曲折。因此桥梁在空间上就变化多种多样，空间曲线也各种各样。

本项目桥梁为人行景观桥，桥梁宽度为3m～8m，主要以3m为标准段。桥梁主体结构采用钢混叠合梁方案,其中钢混叠合梁人行桥梁长度为1891.0m，桥梁面积为6964.2m2。

桥梁主体结构主梁3m宽标准断面采用三纵梁体系，纵梁采用工字钢工32c，工字钢工32c中心间距为1000mm，工32c主梁横向之间用工16工字钢相互连接，横向联系工16顺桥向间距为1000mm。工32c主梁外侧横纵向均布置工10工字钢。桥梁横断面如图1所示。

图1 桥梁横断面

2 技术标准

本项目桥梁的主要设计技术标准为：(1) 桥梁设计等级：人群荷载3.5KN/m2。(2) 地震动峰值加速度为0.10g，抗震设防基本烈度为7度，本工程桥梁抗震设防分类为丁类，抗震设计方法为B类。(3) 标准横断面为： 0.25m栏杆+2.5m人行桥面+0.25m栏杆=3.0m。(4) 纵横坡：桥梁位于圆曲线内，最大纵坡7.692%，横坡为0%。(5) 人行通行净空要求：下穿园路净空要求为净高不低于3.0m，净宽与道路同宽。(6) 坐标和高程体系：坐标采用城市坐标系，高程采用1985国家高程基准。

3 问题提出

由于本项目为景观桥梁，为了满足景观的要求，桥梁大部分设置在圆曲线上，同时为了排水及地下行人的需要而设置不同坡度的纵坡，这就形成了最常见的空间三维曲线。怎样才能如实将空间三维曲线建立出来，是我们建立BIM模型时遇到的主要问题。

通过对空间三维曲线的分析我们可以很清楚的看出，空间三维曲线是由两部分组成。第一部分，是在平面上以圆曲线为主要线性，也可以是缓和曲线及其他曲线。第二部分，是在高程方向上由纵坡引起的高差。把这两个部分在空间上叠加就形成了空间三维曲线。

BIM技术为复杂景观桥梁提供了一个很好的三维可视化平台[2]，在对本项目桥梁建立BIM模型时，我们将桥梁进行细分，对各个部件建立构件，最后拼装成立体模型。通过对空间三维曲线的分析我们可知，桥梁的空间三维曲线其实就是主梁的三维曲线，我们只需要将主梁建立出空间三维曲线即可。因此，我们仅以主梁建立BIM模型为例来论述用什么方法来建立空间三维曲线。

本次主梁为空间三维曲线，通过对问题的研究及软件自身的特点，我们通过以下三种方法对问题进行解决。

3.1 利用Revit绘制空间三维曲线梁

本方法的基本思路为：首先将桥梁中心线平面线形通过CAD导入Revit中，利用Revit内建模型体量点及梁单元起终点位置偏移，来使得平面线性转换成空间三维曲线。

3.1.1 利用Revit体量点

（1）在平面图中将桥梁中心线的平面线形提取出来，复制到CAD空白文档中，为了操作方便将桥梁起点移动到（0，0）点。

（2）在CAD图中等分（DIVIDE）桥梁中心线，根据精度的要求，精度越高等分的数量越多，本项目采用1m将桥梁中心线等分为40段，共41个节点。

（3）在Revit中插入-链接CAD，内建模型体量点，将所有等分点上的体量点绘制出来，并输入体量点的偏移量。

（4）将所有体量点用模型线中的样条曲线绘制出来，注意需要相邻两个点相连，如果全部选中用样条曲线绘制，建梁单元时会出现问题，无法建立梁单元。

（5）放置梁，拾取三维曲线，建立空间三维曲线梁模型。

3.1.2 利用梁的起终点标高偏移量

（1）在平面图中将桥梁中心线的平面线形提取出来，复制到CAD空白文档中，为了操作方便将桥梁起点移动到（0，0）点。

（2）在CAD图中等分（DIVIDE）桥梁中心线，根据精度的要求，精度越高等分的数量越多，本项目采用1m将桥梁中心线等分为40段，共41个节点。

（3）将等分的节点用多段线依次连接起来，在Revit中插入-链接此CAD图形。

（4）先拾取平面线形，建立梁模型，再通过输入梁自身的起终点标高位移，最终生成空间三维曲线梁模型。如图2所示。

图2 主梁属性

3.2 巧用CAD绘制空间三维曲线

本方法的基本思路为：把CAD的点坐标导出，将三维点坐标输入到EXCEL中，利用三维多段线将桥梁空间三维曲线绘制出来。

（1）在平面图中将桥梁中心线的平面线形提取出来，复制到CAD空白文档中，为了操作方便将桥梁起点移动到（0，0）点。

（2）在CAD图中等分（DIVIDE）桥梁中心线，根据精度的要求，精度越高等分的数量越多，本项目采用1m将桥梁中心线等分为40段，共41个节点。

（3）将所有平面点坐标从CAD中提取出来，具体有两种方法：

第一种：在CAD中用工具-数据提取，按提示步骤一步一步，最终将所有点的坐标提取出来，保存为EXCEL格式，如图3所示。

图3 数据提取

第二种：把所有点用多段线连接起来，利用list提取所有点坐标信息，如图4所示。

图4 list信息

（4）在EXCEL中将Z轴坐标输入表格中，将整理好的三维坐标点，利用公式“=C2&","&D2&","&E2”转化成一列表格，如图5所示。

图5 EXCEL整理

（5）在CAD中输入3dpoly或快捷键3P，选中EXCEL中整理的一列数据，复制粘贴到CAD命令行中，绘制成功，如图6所示。

图6 生成三维曲线

（6）打开Revit，插入-链接CAD，放置梁，拾取三维曲线，生产模型。

3.3 利用Civil 3D生成空间三维曲线

本方法的基本思路为：利用Civil 3D中的道路平面线形和道路纵断面来生成桥梁空间三维曲线。

（1）在平面图中将桥梁中心线的平面线形提取出来，复制到CAD空白文档中，为了操作方便将桥梁起点移动到（0，0）点。

（2）在CAD图中等分（DIVIDE）桥梁中心线，根据精度的要求，精度越高等分的数量越多，本项目采用1m将桥梁中心线等分为40段，共41个节点。

（3）用Civil 3D打开道路线形，选中常用选项卡中“路线-从对象创建路线”来创建路线，选中道路中心线，创建成功。如图7所示。

图7 创建路线

（4）使用“纵断面-创建曲面纵断面”来创建纵断面，将纵断面设计工具调出，根据桥梁纵断面数据进行设计输入，设计完成就和设计图纸保持一致。如图8所示。

图8 创建纵断面

（5）有了平面的路线以及该路线的设计纵断面，软件将会自动生成三维曲线。保存图形，打开Revit，插入-链接CAD，放置梁，拾取三维曲线，生产模型。

通过在Revit中的操作步骤可知，一旦道路长度增大，通过这种每个点都进行输入标高的操作不但比较繁琐，而且还浪费很大的精力跟时间。通过巧妙运用CAD和EXCEL的简单操作，我们可以很清楚把我们想要的数据导入表格，从而大大节约了时间。而Civil 3D更是从专业的角度对道路的线形进行生成，只需要提供道路平面线形和纵断面设计就可以自动生成三维空间曲线，大大提高了从二维到三维的转变，使得平面设计向三维设计更进一步。

4 结论

综上所述，在利用BIM开展桥梁设计工作时，可以增强设计信息的准确性[3]，将空间三维曲线准确反映出来。同时，桥梁空间三维曲线的建立可以转化为道路三维曲线问题来一起研究，通过巧妙运用CAD和EXCEL的坐标点的转化，使得图形数据化，大大提高绘图效率。而通过Civil 3D的运用更使得空间曲线向专业化方向发展，对我们的设计带来更大的便捷。