某大桥基于Revit软件的桥梁BIM模型设计

李宝元，张灵通，陈亚飞，姜露熙

(新疆理工学院，新疆 阿克苏 843000)

0 前 言

建筑信息模型(Building Information Modeling)是土木工程领域的新工具，应用前景十分广泛，由Autodesk公司率先提出，其核心就是通过建立三维的虚拟工程模型，利用数字化技术手段，帮助实现建筑信息的集成，从工程的设计、施工、运营直至工程全生命周期的终结，提供完整的、与实际情况相符的工程信息库。该信息库不仅包含了工程构件的几何信息、专业属性及状态信息，而且包含了工程非构件对象的状态信息，例如空间、运动行为等[1]。凭借这个涵盖工程信息的三维模型，很大程度上提高了工程信息的集成化程度，而且能够为工程建设各利益相关方提供一个信息交换和共享的平台[2]。

目前BIM软件多种多样，其中Revit的开发和利用就是为BIM技术在桥梁工程领域的发展与应用提供了较好的途径。Revit也是我国建筑业BIM体系中使用最为广泛的软件之一。对于设计而言，引入BIM技术能够帮助设计师节约时间、降低错误或失误，从而能够给业主提交高质量的设计成果，提高利润和客户的满意度。另外提供的三维模型也能更直接、清晰、可靠地与业主及建造人员沟通设计意图。Revit软件主要的特性包括参数化、可视化及动态更新，工程信息以参数化方式存储在构件当中，通过三维可视模型展现出来，可以随时点击查看和修改，并且实时更新内容。Revit的文件类型主要有四大类：rvt格式的项目文件、rte格式的样板文件、rfa格式的族文件及rft格式的族样板文件。rvt格式的项目文件保存整体模型，是项目完成文件，其余文件是项目过程文件，根据建模的具体情况自主选择。

就目前环境而言，BIM技术的应用大多是在大型建筑中，在桥梁设计及施工中运用相对较少。因此，本文以实际桥梁为例，采用BIM技术中运用相对较多的Revit软件，进行桥梁的BIM参数化建模，介绍Revit的应用方法，阐述建模全过程，为BIM技术在桥梁方面的推广和应用给桥梁设计者一些参考与借鉴。

1 桥梁使用Revit建模的框架及思路

1)准备工作：①桥梁定位轴线，标高数据整理；②桥梁构件种类数据统计；③制定命名标准，规模细度标准；④桥梁建模组架构选择，是否采用共享或是嵌套等。

2)制作桥梁族库：①族库制作构思；②下部构件制作；③上部构件制作；④附属设施制作。

3)制作项目样板：①处理地形，提取等高线；②桥梁起点位置确定；③导入CAD到Revit；④在Revit中将桥梁起点与项目基点对齐，输入坐标值；⑤创建地形表面；⑥项目信息录入；⑦建立标高轴网定位系统；⑧载入桥梁构件族库。

4)桥梁模型组建与整合：①下部结构拼装；②上部结构拼装；③附属设施拼装。

2 桥梁BIM模型参数化设计应用

2.1 工程背景

卢家塆大桥位于云贵高原与四川盆地的结合部，金沙江东侧，所经区域地形复杂，山高谷深，沟谷纵横交错，地表水系发育，对桥梁布设存在一定难度，最终确定主桥为81 m+150 m+81 m的连续刚构,主墩设计为变截面空心薄壁墩，本工程桥墩高最达73 m,施工环境恶劣，机械化作业程度低，多高空作业，上部结构采用悬臂现浇法施工。

2.2 工程建模

大桥按照实际尺寸1∶1建模，主要构件包括T梁、箱梁、盖梁、各类柱式墩、空心薄壁墩、承台、桥台、桩基等。

2.2.1 桥梁地形、位置、轴线设置

1)地形导入。将处理好的CAD地形文件导入Revit软件。在Revit软件中新建项目文件，点击插入→导入CAD→选择地形文件打开→体量和场地→地形表面→通过导入创建→选择导入实例→勾选DGX→确定→简化表面→√完成地形创建。地形创建好之后需要把之前导入的CAD地形文件删除，全选后利用过滤器选择CAD地形文件然后删除。

2)桥梁位置确定。在场地平面中找到项目基点，输入项目位置信息。将北/南，东/西，高程，到正北的角度等基本信息依次输入。

3)桥梁轴线设定。在导入地形图时，可将总平面图复制进来一起导入，只是在创建地形时不勾选这些线条即可，在确定轴网时拾取。步骤：结构→轴网→多段→拾取线→√完成轴网设置。

2.2.2 制作桥梁族库

桥梁族库一般可以利用族样板文件来制作，主要运用拉伸、融合、旋转、放样、空心形状等功能实现族文件创建。步骤：打开Revit项目文件→文件→新建→族→选择合适的族样板文件→打开→制作构件族库→载入到项目并关闭。

1)简单、规则族构件。这类简单、规则的族一般选用公制常规模型族样板文件，构件截面形状相对单一且比较规则，利用拉伸、旋转、放样等操作就可完成制作。为了便于后期修改及重复利用创建族时建议设置族参数，这也是构件模型参数化的基础。例如本项目5号承台尺寸为：长L=10.6 m，宽B=7.3 m，高H=2.7 m，将承台的尺寸分别赋值给L、B、H这几个参数，需要修改时直接在参数表中修改L、B、H数值即可，构件材质也可进行选择修改。实现赋值就需要运用参考平面，将参考平面的距离赋值给这些参数，然后将构件的每个面与参考平面锁定，就实现了改变参数，构件就随之变化。修改参数在族构件中找到属性→族类型→修改各参数→确定。添加参数时可以添加长度、角度、坡度、质量、密度、面积、体积等，根据需要选择相应的参数类型即可，这些参数也可分组，选择相应的参数分组方式，可以是材质和装饰、尺寸标注、文字、图例等。

2)复杂、不规则族构件。对于复杂、不规则的族创建，根据实际情况选用公制常规模型、公制轮廓、公制结构基础、公制结构框架等族样板文件，构件截面形状一般比较复杂，简单的拉伸、旋转、放样等操作无法完成，当截面发生变化时可以采用融合或是放样融合，需要挖孔时可以采用空心形状(空心拉伸、空心放样、空心融合、空心旋转、空心放样融合)实现，参数设置与简单族构件一样，可以给构件赋予相应的信息参数，对于复杂构件的族创建时，有时需要利用公制轮廓提前创建截面族，然后利用截面族再创建复杂族构件。

3)族构件模型。大桥引桥部分的桩基、承台、柱式墩、盖梁、系梁、T梁、桥台、防撞护栏以及主桥部分的桩基、承台等构件都相对简单，而主桥部分的现浇箱梁、空心薄壁墩构件复杂，建模繁琐。

在创建族复杂构件的时候轮廓依据所需截面进行设置，大桥的梁和墩建模是相对复杂的，需要建立各种截面的族部件。

2.2.3 桥梁模型组建与整合

桥梁各个族部件创建完毕后，要得到完整的桥梁BIM模型就类似于“搭积木”的方式，将各个族构件进行有序拼接，并将构件放置在轴网合适的位置完成模型组建与整合。在组建过程中需注意桥梁纵坡、横坡的设置，实现纵坡设置一般简单的方法是轮廓偏移，在创建箱梁族构件时，设置共享参数，将该参数与族构件的垂直轮廓偏移相关联，利用纵坡与构件长度计算出偏移量，修改偏移值实现设置纵坡，设置横坡时添加共享参数与角度相关联即可，改变角度就达到了设置横坡的目的。组合好的桥梁模型和地形构成了项目的BIM模型。

2.2.4 项目的碰撞检查

Revit软件本身自带了碰撞检查的功能，可以对当前项目内的模型进行碰撞检查，也可以与链接的模型进行碰撞检查[3]。通过碰撞检查提前预警工程项目中各不同专业在空间上的碰撞冲突，预先发现图纸中存在的冲突问题，避免后期在施工过程中因图纸问题导致的停工返工及人力、物力、财力的浪费,影响项目工期及质量[4]。尤其是在装配式工程及管道工程中提前进行碰撞检查显得更为重要。在Revit软件中点击“协作”面板下的“碰撞检查>运行碰撞检查”命令，在“碰撞检查”窗口，通过钩选左右两边选项来进行当前项目之间的碰撞检查，然后单击“确定”按钮，进行碰撞检查。

2.2.5 BIM模型可视化处理

为了方便业主查看，可以将做好的BIM模型进行漫游处理，以第一视角来查看项目。漫游处理可以通过Revit软件本身完成，也可以借助其他辅助软件完成，漫游处理软件很多，本文运用Lumion软件进行可视化处理，Lumion的强大就在于它能够提供优秀的图像，并结合快速、高效的工作流程，节省时间、精力。将Revit模型输出为FBX格式，然后导入到Lumion中[5]。在Lumion中就可以对模型按照构件类型进行编辑，赋予构件相应的材质信息，或是添加一些附属设施，对于软件中没有的材质，可以进行贴图处理，达到所需的效果。除了模型本身的构件材质修改外，还可以对模型所在的自然环境或是景观环境进行修改，完成这些之后就可以进行漫游处理。Lumion中的漫游主要是通过从不同角度不同阶段对模型的重点位置进行拍照，实际上就是确定漫游过程经过的关键路径，最后进行渲染处理形成漫游效果。

3 结 语

本文以卢家塆大桥为例，讲解了如何运用Revit及相关BIM软件完成桥梁BIM模型设计，以一般步骤讲解了Revit的运用，为桥梁工程推广BIM技术提供了一定的参考。本文获得的主要研究结果如下。

1)对于一般的简单构件运用拉伸、旋转、放样、融合等操作就可实现，对于复杂构件需要借助轮廓重复利用拉伸、旋转、放样、融合及空心形状来实现。

2)模型的组建与整合类似于“搭积木”的形式完成，按照结构建设的先后顺序依次拼装完成整体建模。

3)模型的可视化处理实际上是以第一人称视角查看项目，更加直观地展现项目情况，将项目的实际效果展现出来。

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