基于CATIA的刚构桥快速建模方法

黄颖锐 柯愈明 杨文军 王羽

（1.重庆金交劲通科技股份有限公司，重庆 401336；2.重庆高速工程顾问有限公司，重庆 401121）

一、概述

信息的承载是BIM模型一个非常重要的功能，市场上的BIM软件大多数都可以做到简单文字信息的录入，但是仅有文字信息是不够的，用于运维阶段的BIM模型应达到LOD500的建模精度，承载的信息非常复杂，因此单一的BIM建模软件所收录的信息远远不够，需要借助管理平台和庞大的数据库来承载信息。

二、建模软件的选择

目前，市场上应用于土木行业的BIM主流软件主要有Autodesk平台、Bentley平台、Dassault 平台三大平台，其优缺点为：

Autodesk平台：代表软件有Revit、Civil3D、BIM360等，适用于工民建领域，操作门槛较低，是目前建筑行业中最常用的BIM平台，但是专业覆盖面窄，文件格式不统一，对于大体量模型的支持能力差，故不适用于土木行业；

Bentley平台：代表软件有PowerCivil、AECOsim、ProjectWise等，适用于大型基础建设，但参数化能力较弱，制作复杂异型结构时费时费力，适用于土木行业常规项目；

Dassault平台：代表软件有CATIA、Solidworks、DigitalProjet等，CATIA具有出色的参数化功能，异型结构和精细化建模优势明显，支持大体量模型制作，但操作门槛高。

综合考虑各个软件的优缺点与桥梁状态监测模型的需求，最终采用Dassault平台旗下的CATIA软件进行建模工作。CATIA软件兼容性较好，支持信息共享，能够提供开放性的平台，有助于后续的开发。

三、参数化建模

（一）建模思路

刚构桥主体结构主要由主梁节段、0#块、主墩、重力式桥台组成，0#块、主墩、桥台可直接利用CATIA的模板功能进行实例化，主梁节段由于参数较多，实例化个数较多，故采用知识工程编程功能自动化建模。由于不同刚构桥的主梁横隔板、人洞、支座现浇段的构造略有不同，因此在快速建模完成后需进行适当的修改。

（二）参数设置

CATIA具有强大的参数化功能，所包含的参数类型包括长度、角度、实数、整数、字符串、布尔、区域、体积、点、直线等。对于刚构桥而言，主要分为主梁节段、0#块、主墩、桥台四部分。

主梁节段主要包括该梁段起点桩号，梁段长度，以及两端截面尺寸。两端截面尺寸参数包括梁宽、梁高、顶板厚、底板厚、腹板厚等16个参数。大桩号端与小桩号端共32个参数，加上小桩号端参数与节段长度，共计34个参数。对于指定桥梁，通常D1～D7、A、d1～d4为固定值，L1～L4为变值，即有24个参数值相同，10个参数值不同，特殊情况下变值数量会增加。

由于后续代码驱动需要自动识别参数值，因此主梁节段参数表需严格设置，长度单位均为米，角度采用角度制，如表1所示。

表1. 参数化表格

同理，根据刚构桥设计图可确定0#块、重力式桥台、主墩的参数值。

（三）刚构桥模板创建

通过CATIA建模功能，完成主梁节段、0#块、主墩、桥台模板制作。

（四）核心代码

CATIA知识工程编码的语言为Java，Java是一门面向对象编程语言，具有简单性、面向对象、分布式、健壮性、安全性、平台独立与可移植性、多线程、动态性等特点，可以编写桌面应用程序、Web应用程序、分布式系统和嵌入式系统应用程序等。由于刚构桥主梁节段数量较多，依次手动输入参数较为繁琐，故可利用知识工程编码进行自动化建模。该步骤需要提供主梁节段模板与对应参数表格，核心代码如下：

该段代码通过针对性修改，也可适用于各种大中型工程项目的主梁、桥墩、路基、护栏等重复性的批量化建模工作。