目前BIM（BuildingInformationModeling）技术在建筑结构及工业领域应用较多，在桥梁工程领域虽有应用，但尚处于起步阶段，无系统方法指导设计建模。因此，有必要提出1套BIM技术能指导桥梁设计的方法，加快BIM技术在桥梁设计中推广。

本文结合南昌朝阳大桥BIM应用案例，基于欧特克Revit软件介绍1套设计应用方法,介绍桥梁建模制订设计信息分类方法、桥梁参数化建模方法、设计阶段碰撞分析方法及模型成图内容等标准。

1桥梁设计信息分类

1）建设条件信息包含：建设场地现状、地形、地貌、地质、气象、水文、航道及防洪等。

2）技术标准及规范信息包含：桥宽、荷载、抗震、安全等级、环境、通行、通航及设计规范等。

3）桥梁空间定位信息包含：设计道路中心线、桥梁结构中心线及结构控制点标高等。

4）桥梁构件信息包含：构件定位基准、构件之间约束关系、构件尺寸、构件设计及制造要求。应选取部分设计信息作为关键控制参数，如：构件定位基准、构件尺寸，基于软件平台建立以参数作为驱动因素的信息模型。

2模型信息架构设计

桥梁信息模型根据应用经验，可借鉴C++编程语言中“类”与“主程序”之间的数据结构形式，基于信息建立的构件模型比拟为“类”、基于信息和构件建立的结构整体模型比拟为“主程序”，构件与结构整体的关系可设计为“分叉树”结构（见图1）。在构件层次之下，建立通用零件供构件调用。

3桥梁总体空间参数定位方法

1）根据桥梁空间定位信息，建立桥梁所在道路的中心线模型。包含平曲线及竖曲线的全部信息，中心线的控制点坐标应作为参数以在模型中实现对道路中心线的控制。

2）对于个别标高控制点，应建立从最近的道路中心线控制点连接分支线模型，并将此点的空间坐标作为参数。

3）根据工程全线道路设计横坡及桥梁结构横向偏转角度建立桥梁顶缘参照面，以横坡或偏转角作为参数，控制参照面在横桥向的空间偏转角度。

根据以上分析，桥梁总体空间定位方法见图2。N1~N3为主梁轴向控制点，括号内为空间坐标。Nc1为某标高控制点，括号内为空间坐标。控制点N1~N2内的主梁结构横向偏转角度为i1，N2~N3内的主梁结构横向偏转角度为i2。南昌朝阳大桥BIM模型总体空间定位方法见图3。

4桥梁主体构件参数定位

主梁建模前应根据设计道路中心线制订桥轴线分段方案，每跨至少划分为1个梁段。应尽量使一跨之内的设计道路中心线为直线，若不能满足则应以直代曲尽量减少一跨内的分段数。若主梁在每段直线内出现构造变化点，也应以此点为基准在桥轴线方向分段（见图4）。南昌朝阳大桥主梁分段见图5。

根据以上原则划分的每个梁段可视作1个构件，对桥梁存在的N个构件独立建模。每个梁段构件应采用“基于参照面的模型”方式建模，在模型中桥梁顶板顶平面与构件模型中的基准面需平行（见图6）。在顶板顶平面内建立顶板结构中心线作为备用参照物，采用线模型进行梁段内各主要板件基准线的平面布置（见图7）。南昌朝阳大桥主梁节段定位方法见图8，主梁钢构件模型定位方法见图9。

腹板、横隔板（梁）、顶板加劲肋，均应设计为基于顶板底平面的模型。腹板上的加劲肋应设计为基于腹板平面的模型。横隔板（梁）加劲肋应设计为基于横隔板平面的模型。底板上的加劲肋应设计为基于底板平面的模型。对于等高度梁，底板可设计为基于顶板顶平面的模型。特殊构件应特殊考虑。对于锚箱，应将其设计为基于顶板底平面或底板顶平面的模型；对于拉索体系（索体、锚具、转向器），应在构件模型空间中建立拉索结构中心线模型，然后基于拉索结构中心线建立拉索构造模型。若拉索存在空间姿态，应以3点控制坐标对拉索进行空间定位。构件内部的板件、零件应尽量精简空间定位信息，否则构件模型中易形成赘余约束，造成模型崩溃。

5桥梁结构参数建模

以钢结构桥梁为例，桥梁由多块钢板采用各种连接方式构成。因此，该类型桥梁信息化建模的重点在于钢板构造及其连接方式的信息化处理。板件构造建模可分为2种情况：平面多边形薄板、空间卷曲多边形薄板。薄板在建模时应从板材切割下料的角度建立模型，不应考虑板件边缘打磨坡口的形态。

1）平面多边形薄板的控制参数有：平面多边形控制点坐标、薄板厚度。若板件边缘设置过焊孔或在中央设置预制孔，应将孔的信息转化为平面多边形薄板的求差实体，模型中的控制参数应增加该求差实体的定位坐标、孔洞平面图形控制点坐标（见图10）。

2）空间卷曲多边形薄板可分为：标准断面沿路径拉伸模型、标准断面绕轴旋转模型、空间复杂曲面抽壳（见图11）。该型板件中的过焊孔及预制孔的处理方法与平面多边形薄板相似。

南昌朝阳大桥中按照上述方法对波形钢腹板和

钢横梁等结构进行参数化建模。

6设计阶段碰撞分析

桥梁构件信息模型建立后，应将已有构件信息模型导入结构整体模型中，通过空间定位参数放置各构件（虚拟拼装），使其形成结构整体。将构件信息模型导入结构整体模型中，应保证模型信息完全传递。

设计阶段碰撞检查的目的通常为验证构造物在设计阶段的可实施性。对于构件内部的细部构造，在构件建模完毕时应从3D模型中检查碰撞（也称“干涉”），信息化建模软件通常都具备自动检查功能。

构件内部发生构造物碰撞较多的情况：板件交接部，无论是对接还是侧接都可能由于定位错误而发生碰撞（见图12）；2组独立定位的板件组，例如腹板加劲肋有可能与横隔板加劲肋发生碰撞，因为这2类加劲肋分别从属于不同的主体板件，从数据结构上来看没有任何关联。

当构件发生碰撞后，应检查空间定位参数。若定位参数无误则应调整构件局部构造，不应将构件中的错误带入整体模型。桥梁构件之间的碰撞检查主要针对2个独立建模的模型之间在总体拼装时其构造物发生冲突的情况，通常在完成构件总体虚拟拼装后的结构整体模型中进行检查。

构件之间碰撞分析方法有：外观检查、软件自动检查。南昌朝阳大桥在安装所有构件后，采用外观检查+软件自动检查的方法。构件集成模型见图13。

7设计阶段成图

采用BIM设计的桥梁应能提供图纸。对于明显存在空间构造的构件，应给出平、立、剖、断的特征面，并应给出3D透视图以供校核2D平面图。但对于一些可采用常规出图方法表现的2D平面图纸，没有必要采用信息化模型出图。出图时，可将模型2D图纸附着在族文件中，在总体模型中逐步索引其图纸。

建议采用信息化模型出图的内容包含：工程平面图、桥位平面图、桥梁总体布置图、桥梁特征断面构造图、桥梁构造图及附属结构构造图等。

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