齊成龍，馮沛，宋樹(shù)峰，苗永抗

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)有限公司橋梁處，天津 300142)

基于達(dá)索3D體驗(yàn)平臺(tái)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋建模方法

齊成龍，馮沛，宋樹(shù)峰，苗永抗

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)有限公司橋梁處，天津 300142)

如何建立能夠適應(yīng)線(xiàn)位空間曲線(xiàn)變化的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋三維模型是鐵路工程BIM技術(shù)中的難點(diǎn)。本文以一鐵路三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋?yàn)檠芯繉?duì)象，基于骨架—模板方法，應(yīng)用達(dá)索3D體驗(yàn)平臺(tái)的內(nèi)嵌EKL語(yǔ)言和UDF(用戶(hù)定義特征)，探索出一種混凝土節(jié)段和預(yù)應(yīng)力束三維建模方法，并使該模型能夠自適應(yīng)線(xiàn)位的空間變化。這種建模方法與所建立的模板具有很強(qiáng)的通用性。

橋梁設(shè)計(jì) BIM模型 EKL語(yǔ)言 UDF 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁 預(yù)應(yīng)力束

三維設(shè)計(jì)技術(shù)是當(dāng)前計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)，在機(jī)械、建筑、化工、石油等行業(yè)已得到較為成功的應(yīng)用，并成為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的重要工具［1－2］。中國(guó)鐵路總公司提出，要建立以BIM為主要技術(shù)框架，以鐵路工程全生命周期管理為目標(biāo)的工程信息化平臺(tái)和應(yīng)用模式［3］，從而確立了BIM技術(shù)在鐵路設(shè)計(jì)中的地位。

選擇一款既能適用復(fù)雜空間造型功能又可以提供大體量模型解決方案的軟件至關(guān)重要。達(dá)索3D設(shè)計(jì)軟件廣泛應(yīng)用于機(jī)械、航空領(lǐng)域，在解決復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)空間建模方面有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)［4］，同時(shí)它基于公有服務(wù)器的存儲(chǔ)模式解決了工程結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)量大的問(wèn)題。

模型是信息的載體，而三維建模又是BIM技術(shù)的基礎(chǔ)和難點(diǎn)。本文通過(guò)介紹某鐵路三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的建模過(guò)程，闡述此類(lèi)橋梁的三維建模方法，并為以后類(lèi)似工程項(xiàng)目提供參考。文中依托達(dá)索3D體驗(yàn)平臺(tái)，基于骨架—模板方法，研究混凝土節(jié)段和預(yù)應(yīng)力束的建模方法，使建立的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋模型可以適應(yīng)線(xiàn)位的空間曲線(xiàn)變化，具有通用性。

1 橋梁結(jié)構(gòu)建模方法

與汽車(chē)和機(jī)械制造行業(yè)不同，橋梁結(jié)構(gòu)有其自身的特點(diǎn)。橋梁結(jié)構(gòu)的大部分組成為結(jié)構(gòu)構(gòu)件而不是標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件。結(jié)構(gòu)單元的形式和尺寸變化很大，不適合做成零件進(jìn)行裝配，但是這些結(jié)構(gòu)的變化又存在一定的規(guī)則，可以做成模板而重用。

傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中，零件相對(duì)位置關(guān)系的確定是通過(guò)裝配操作實(shí)現(xiàn)的［5］。基于骨架—模板方法的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋三維建模將某些控制性關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件建模的基準(zhǔn)。這些控制性元素被稱(chēng)為骨架。由骨架驅(qū)動(dòng)的建模方法既省去了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)中的裝配操作，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)單元的定位，又通過(guò)基于骨架的結(jié)構(gòu)單元實(shí)例化，成功確定單元邊界，實(shí)現(xiàn)異形復(fù)雜結(jié)構(gòu)的建模及結(jié)構(gòu)形式對(duì)骨架的自適應(yīng)。

一預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋跨度布置為(32+48+ 32)m，中支點(diǎn)梁高4.05 m，邊支點(diǎn)及跨中梁高均為3.05 m，采用單箱單室斜腹板截面，橋?qū)?2.6 m。全橋布置有頂板束、底板束、腹板束。要求建立的模型可以適應(yīng)線(xiàn)位空間曲線(xiàn)的變化。

2 基于骨架—模板方法的建模架構(gòu)

圖1 全橋建模架構(gòu)

全橋建模架構(gòu)如圖1所示。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋是線(xiàn)路上的結(jié)構(gòu)體，混凝土節(jié)段的空間位置依主梁頂緣線(xiàn)而變，而預(yù)應(yīng)力束的位置同時(shí)由主梁頂緣線(xiàn)及混凝土節(jié)段模型來(lái)確定。因此，基于骨架—模板方法的建模架構(gòu)是首先建立混凝土節(jié)段及預(yù)應(yīng)力束的模板，從線(xiàn)路信息中抽取混凝土節(jié)段的骨架，在此骨架上實(shí)例化出混凝土節(jié)段模型，再?gòu)幕炷聊Ｐ偷玫筋A(yù)應(yīng)力束的骨架，從而實(shí)例化出全橋預(yù)應(yīng)力束模型，進(jìn)而得到全橋三維模型。

3 預(yù)應(yīng)力混凝土節(jié)段建模

3.1 骨架

如圖2所示，混凝土節(jié)段的骨架采用空間線(xiàn)位相關(guān)的局部坐標(biāo)系，這些局部坐標(biāo)系也是混凝土節(jié)段模板的輸入元素，位于節(jié)段前后端梁頂處。該局部坐標(biāo)系的yz平面平行于節(jié)段端面，x軸與線(xiàn)路方向相切。

圖2 混凝土節(jié)段骨架建模流程

在鐵路工程中，節(jié)段長(zhǎng)度是對(duì)左線(xiàn)在xy平面上的投影而言的，而起始坐標(biāo)位于空間左線(xiàn)上，這要求在達(dá)索軟件的知識(shí)陣列模塊下反復(fù)應(yīng)用一些命令借助循環(huán)語(yǔ)句從而得到所需的節(jié)段定位骨架。如圖3所示，將位于起始坐標(biāo)系的點(diǎn)向xy平面投影，使用EKL語(yǔ)言的pointoncurve命令得到一級(jí)定位點(diǎn)，再使用planenormal命令在一級(jí)定位點(diǎn)上作左線(xiàn)投影線(xiàn)的垂面，此垂面與空間左線(xiàn)的交點(diǎn)是二級(jí)定位點(diǎn)。在二級(jí)定位點(diǎn)上抽取兩個(gè)方向:豎直向上的方向D1和空間左線(xiàn)的切線(xiàn)方向在xy平面上的投影D2。對(duì)D1，D2方向向量做差集運(yùn)算得到方向D3。方向D3從二級(jí)定位點(diǎn)指向目標(biāo)骨架坐標(biāo)系原點(diǎn)，由橫向偏移距離結(jié)合D3方向最終得出骨架坐標(biāo)系原點(diǎn)，骨架坐標(biāo)系方向又可通過(guò)D3和z軸方向得出。

圖3 混凝土節(jié)段骨架建模方法

經(jīng)過(guò)此方法生成的骨架具備普遍適用性，可將此骨架另存為工程模板。在應(yīng)用于其他項(xiàng)目時(shí)，輸入空間左線(xiàn)、起始坐標(biāo)系及節(jié)段劃分、橫向偏移信息以后，就能得到所需的混凝土節(jié)段定位骨架。

3.2 模板

根據(jù)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁各節(jié)段的幾何特征，以是否有橫隔板、腹板是否加厚、豎向進(jìn)人洞的位置、過(guò)渡段的形式作為劃分標(biāo)準(zhǔn)將混凝土節(jié)段模板分成7種類(lèi)型。每一種混凝土節(jié)段模板又開(kāi)放出部分參數(shù)如頂板、底板、腹板厚度，梁高，腹板加厚尺寸等。對(duì)于各種類(lèi)型的模板來(lái)說(shuō)，它開(kāi)放出來(lái)的參數(shù)類(lèi)型和參數(shù)數(shù)目可以不同。這樣最終建立混凝土節(jié)段的模板庫(kù)。

在混凝土節(jié)段長(zhǎng)度范圍內(nèi)，線(xiàn)路是有平彎的，而節(jié)段的兩個(gè)端面均豎直，這樣在起點(diǎn)坐標(biāo)系和終點(diǎn)坐標(biāo)系y軸在同一個(gè)平面內(nèi)但不平行，z軸均豎直向上。如果基于這樣兩個(gè)坐標(biāo)系使用達(dá)索系統(tǒng)軟件的多截面實(shí)體操作就會(huì)在幾何體的側(cè)面產(chǎn)生圓弧面，而這不符合懸澆梁的實(shí)際情況，為了防止這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，采取了如下措施:如圖4所示，沿起點(diǎn)終點(diǎn)坐標(biāo)系連線(xiàn)復(fù)制起點(diǎn)坐標(biāo)系，在起點(diǎn)坐標(biāo)系及復(fù)制的起點(diǎn)坐標(biāo)系上生成線(xiàn)框，基于這兩個(gè)線(xiàn)框生成多截面實(shí)體，再使用終點(diǎn)坐標(biāo)系的xz面切割此體。這樣得到的節(jié)段幾何模型避免了前述圓弧面現(xiàn)象的發(fā)生。

圖4 混凝土節(jié)段模板生成過(guò)程

3.3 實(shí)例化

前文介紹了骨架與模板的生成方法，骨架以端部局部坐標(biāo)系的形式確定了模板的位置和邊界條件，在骨架上安放模板的過(guò)程即為實(shí)例化。與拼“積木”相似，不同的是這里的“積木”只有7種，而且可以依據(jù)目標(biāo)位置在事先定義的范圍內(nèi)自適應(yīng)變化。基于達(dá)索軟件的Action功能，編寫(xiě)EKL語(yǔ)言的循環(huán)程序，反復(fù)調(diào)用數(shù)據(jù)表格，根據(jù)該表格上存儲(chǔ)的節(jié)段信息，在骨架上實(shí)例化各混凝土節(jié)段的模板。表格基本形式見(jiàn)表1。

EKL語(yǔ)言程序從第一行開(kāi)始依次按行搜索表格內(nèi)容，若節(jié)段編號(hào)與起點(diǎn)坐標(biāo)系編號(hào)相同，則該列信息確定總體骨架中的哪些坐標(biāo)系可以作為模板實(shí)例化的輸入元素。第二列數(shù)據(jù)指定需調(diào)用的模板類(lèi)型，確定了模板類(lèi)型以后，將該行后續(xù)尺寸數(shù)據(jù)賦予需調(diào)用模板的各開(kāi)放參數(shù)，從而完成全橋混凝土節(jié)段的幾何建模。

實(shí)例化后的全橋混凝土節(jié)段模型如圖5所示。

表1 混凝土節(jié)段信息存儲(chǔ)格式

圖5 全橋混凝土節(jié)段模型

4 預(yù)應(yīng)力束建模

4.1 骨架

根據(jù)預(yù)應(yīng)力束的幾何特點(diǎn)，將其分成頂板束、底板束、腹板束三種來(lái)建立模板，而每種模板的輸入元素又是不同的，這些輸入元素就構(gòu)成了預(yù)應(yīng)力束系統(tǒng)的骨架。

預(yù)應(yīng)力束由若干個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)組成，圖6所示的相對(duì)點(diǎn)是位于主梁上的某一個(gè)點(diǎn)。如果明確了點(diǎn)1相對(duì)該點(diǎn)的坐標(biāo)及點(diǎn)2，3，4相對(duì)于前一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，該預(yù)應(yīng)力束的空間位置和形狀就確定了。因此，對(duì)于預(yù)應(yīng)力束模板，相對(duì)點(diǎn)是它們的輸入元素之一。預(yù)應(yīng)力束的其他幾何尺寸信息以表格數(shù)據(jù)的形式來(lái)體現(xiàn)，是模板的參數(shù)。

圖6 預(yù)應(yīng)力束相對(duì)點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)示意

對(duì)于這三種模板，梁頂緣線(xiàn)、底緣線(xiàn)同樣是它們的輸入元素，預(yù)應(yīng)力束的豎彎轉(zhuǎn)折點(diǎn)就是由位于這兩條線(xiàn)的點(diǎn)向下或者向上偏移得到。頂板束、底板束的平彎轉(zhuǎn)折點(diǎn)位置是基于梁頂緣線(xiàn)在水平面上的投影產(chǎn)生的。腹板束與二者不同，從腹板外曲面偏移一定距離的空間曲面對(duì)它做了另一個(gè)自由度的約束。所以，預(yù)應(yīng)力束系統(tǒng)的骨架由相對(duì)點(diǎn)，梁頂緣線(xiàn)、底緣線(xiàn)，以及與腹板外曲面平行但是偏移一固定尺寸的空間曲面構(gòu)成。

4.2 模板

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的位置由空間線(xiàn)位決定，而對(duì)于現(xiàn)階段懸臂澆筑施工的鐵路橋梁來(lái)說(shuō)，每一個(gè)懸澆節(jié)段是直線(xiàn)型的。這樣，位于主梁中心的頂緣線(xiàn)就成為一條空間折線(xiàn)，預(yù)應(yīng)力束線(xiàn)型的空間相對(duì)位置關(guān)系也是基于這條空間折線(xiàn)而言的。

在傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)當(dāng)中，預(yù)應(yīng)力束的平彎、豎彎尺寸基于直梁假設(shè)。利用達(dá)索軟件建立三維預(yù)應(yīng)力束模型使用的是表格數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法，此表格存儲(chǔ)了預(yù)應(yīng)力束的尺寸和位置信息。為了實(shí)現(xiàn)建模過(guò)程的可操作性和模板的通用性，存儲(chǔ)在這個(gè)表格里的數(shù)據(jù)也是基于直梁假設(shè)的。如何在這種基于直梁假設(shè)的尺寸數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上生成自適應(yīng)主梁空間折線(xiàn)位置的預(yù)應(yīng)力束線(xiàn)型成為預(yù)應(yīng)力束模板設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

預(yù)應(yīng)力束的空間線(xiàn)型由平彎和豎彎信息組成，以下從平彎信息處理、豎彎信息處理、空間線(xiàn)型生成三個(gè)方面介紹預(yù)應(yīng)力束模板的生成方法。

4.2.1 平彎處理

預(yù)應(yīng)力束包含若干平彎轉(zhuǎn)折點(diǎn)，數(shù)據(jù)表格當(dāng)中存儲(chǔ)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)坐標(biāo)(xi，yi，ri)(xi表示順橋向坐標(biāo)，yi表示橫橋向坐標(biāo)，ri表示轉(zhuǎn)折點(diǎn)彎曲半徑，i=1，2，…)基于直梁假設(shè)，是相對(duì)于梁頂緣線(xiàn)水平投影上的某一原點(diǎn)而言的。但是在實(shí)際工程當(dāng)中梁頂緣線(xiàn)的水平投影是折線(xiàn)而非直線(xiàn)，以下介紹如何在這種前提下處理存儲(chǔ)于表格當(dāng)中的平彎數(shù)據(jù)。

圖7 平彎線(xiàn)型生成圖示

如圖7所示，以原點(diǎn)為起點(diǎn)，沿左線(xiàn)在xy平面的投影掃描搜索順橋向坐標(biāo)x1，x2，…值，使用pointoncurve命令得到該投影線(xiàn)上的點(diǎn)P″1，P″2，…;在此投影線(xiàn)上作通過(guò)這些點(diǎn)的垂面，這些垂面與梁頂緣線(xiàn)在xy平面投影相交得到P'1，P'2，…;通過(guò)交點(diǎn)P'1，P'2，…作長(zhǎng)度為y1，y2，…的垂線(xiàn)，這個(gè)垂線(xiàn)的端點(diǎn)即為平彎拐點(diǎn)P1，P2，…;連接P1，P2，…中的相鄰點(diǎn)，再對(duì)相鄰連線(xiàn)作半徑為R1，R2，…的倒角，最終得到適應(yīng)主梁折線(xiàn)的平彎線(xiàn)型。其生成流程如圖8所示。

圖8 預(yù)應(yīng)力束平彎線(xiàn)型生成流程

在上述流程中，除“連接P1，P2，…中相鄰點(diǎn)”這一步驟外，其他都可以通過(guò)EKL語(yǔ)言中已有命令來(lái)實(shí)現(xiàn)。以第2，3號(hào)轉(zhuǎn)折點(diǎn)為例，折線(xiàn)P'2-P'3內(nèi)有一個(gè)拐點(diǎn)，為了實(shí)現(xiàn)模擬預(yù)應(yīng)力束平彎線(xiàn)型的目的，折線(xiàn)P2-P3需要滿(mǎn)足如下要求。

圖9 第2，3號(hào)轉(zhuǎn)折點(diǎn)生成示意

Px，連線(xiàn)長(zhǎng)度y與y2，y3應(yīng)該滿(mǎn)足線(xiàn)性關(guān)系，即

式中:LP'2-P'3代表連接P'2，P'3兩點(diǎn)的折線(xiàn)長(zhǎng)度。

實(shí)現(xiàn)上述要求沒(méi)有直接的命令，需要借助達(dá)索軟件的UDF(用戶(hù)定義特征)功能，該UDF在編制的過(guò)程當(dāng)中使用了軟件內(nèi)置的多截面曲面命令。編輯UDF1，三個(gè)輸入元素分別為通過(guò)的折線(xiàn)及兩條直線(xiàn)P2。輸出元素為反映上述線(xiàn)性關(guān)系且通過(guò)P2，P3的折線(xiàn)，UDF1適用于之間轉(zhuǎn)折點(diǎn)為任意數(shù)目的情況。

相鄰折線(xiàn)的倒角操作可以借助EKL語(yǔ)言的corner命令，其形式為corner(crv1:Curve，crv2:Curve，support:Surface，radius:Length，orientationCrv1:Boolean，orientationCrv2:Boolean，trim:Boolean)。

corner命令的第5，6布爾運(yùn)算選項(xiàng)有一定的確定原則，以圖10所示位于xy平面內(nèi)的點(diǎn)P2，P3，P4為例加以說(shuō)明。提取出P3點(diǎn)附近的切線(xiàn)，切線(xiàn)方向分別為D1，D2，情況1時(shí)，第5，6項(xiàng)運(yùn)算符均為true;情況2時(shí)，第5，6項(xiàng)運(yùn)算符均為false。

圖10 corner命令第5，6選項(xiàng)應(yīng)用示例

基于上述邏輯和已有未經(jīng)過(guò)倒角操作的平彎線(xiàn)型，通過(guò)EKL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)對(duì)corner命令第5，6運(yùn)算符的自動(dòng)判斷。如果提取D1，D2的方向向量V1=(x1;y1; z1)，V2=(x2;y2;z2)，對(duì)兩個(gè)向量做差積運(yùn)算，結(jié)果為垂直于xy平面的方向向量，情況1對(duì)應(yīng)的向量為(0; 0;1)，情況2對(duì)應(yīng)的向量為(0;0;－1)，這樣，根據(jù)上述差積計(jì)算結(jié)果就能確定corner命令的第5，6項(xiàng)運(yùn)算符。

4.2.2 豎彎處理

如圖11所示，假設(shè)梁頂緣線(xiàn)在z方向拉伸曲面為Surface1，與平彎處理做法相似，能得到豎彎轉(zhuǎn)折點(diǎn)在梁頂緣線(xiàn)上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)P5，P6。將P5，P6向下復(fù)制z5，z6長(zhǎng)度后(z5，z6表示預(yù)應(yīng)力束豎彎轉(zhuǎn)折點(diǎn)在豎直方向的相對(duì)坐標(biāo))，可以再次調(diào)用平彎過(guò)程中定義的UDF1得到Curve 1。該空間曲線(xiàn)是預(yù)應(yīng)力束空間線(xiàn)型在Surface1上的投影。

圖11 預(yù)應(yīng)力束空間線(xiàn)型與梁頂緣線(xiàn)的位置關(guān)系

預(yù)應(yīng)力束空間線(xiàn)型在Surface1上投影的原則為投影線(xiàn)垂直于Surface1。這樣投影曲面Surface2可以借助多截面曲面操作實(shí)現(xiàn)。雖然該操作能直接生成所需曲面，但是在EKL語(yǔ)言中沒(méi)有直接的命令，無(wú)法實(shí)現(xiàn)循環(huán)，因此需要借助UDF功能。創(chuàng)建UDF2，輸入元素是空間基準(zhǔn)曲線(xiàn)，起點(diǎn)、終點(diǎn)空間直線(xiàn)，如圖12所示輸出元素是空間曲面。

如圖13所示，預(yù)應(yīng)力束平彎線(xiàn)型沿z軸拉伸得到曲面Surface3，Surface2和Surface3的交線(xiàn)是一條反映除預(yù)應(yīng)力束豎彎半徑信息外其他所有幾何信息的空間曲線(xiàn)?；赟urface3曲面對(duì)這些交線(xiàn)做倒角操作得到最終預(yù)應(yīng)力束空間線(xiàn)型。

圖12 UDF2輸入元素

圖13 預(yù)應(yīng)力束倒角操作示意

基于Surface3的倒角操作會(huì)遇到與平彎曲線(xiàn)倒角相同的問(wèn)題，即corner命令第5，6布爾參數(shù)的取值問(wèn)題。將Surface3空間曲面展開(kāi)，展開(kāi)后各豎彎轉(zhuǎn)折點(diǎn)及其連線(xiàn)的位置關(guān)系參見(jiàn)圖10。與平彎相同，情況1時(shí)，第5，6項(xiàng)運(yùn)算符均為true，情況2時(shí)，第5，6項(xiàng)運(yùn)算符均為false。用數(shù)值方法區(qū)分兩種情況的方法如下:平彎時(shí)對(duì)兩種情況進(jìn)行區(qū)分所用的邏輯關(guān)系不適用于豎彎，因?yàn)镾urface3曲面的法線(xiàn)方向與空間坐標(biāo)軸沒(méi)有直接的關(guān)系。這時(shí)可借助D1，D2向量與xy平面夾角的關(guān)系作為邏輯判斷的依據(jù)，同樣假設(shè)D1，D2方向的向量分別為V1=(x1;y1;z1)，V2=(x2;y2;z2)。當(dāng)z1＞z2時(shí)即表示情況1;當(dāng)z1＜z2時(shí)即表示情況2。

4.2.3 通用性模板的生成

要想形成具有通用性的預(yù)應(yīng)力束模板就要借助程序語(yǔ)言的循環(huán)功能，使生成的模板可以接受任意平彎、豎彎節(jié)點(diǎn)數(shù)目的幾何尺寸信息，得到能適應(yīng)主梁空間折線(xiàn)位置關(guān)系的預(yù)應(yīng)力束線(xiàn)型。

圖14所示為頂板預(yù)應(yīng)力束空間線(xiàn)型建模流程。對(duì)于底板束來(lái)說(shuō)，在反映預(yù)應(yīng)力束豎直方向幾何尺寸信息的操作中，只需將位于梁底緣線(xiàn)上的點(diǎn)向上移動(dòng)，其他步驟與頂板束相同;而對(duì)于腹板束，反映豎彎幾何尺寸信息的操作與頂板束相同，再通過(guò)與腹板外曲面平行的空間曲面約束剩余自由度即可得到空間線(xiàn)型。

圖14 頂板預(yù)應(yīng)力束建模流程

4.3 實(shí)例化

基于達(dá)索軟件Action功能編寫(xiě)EKL語(yǔ)言的循環(huán)程序，建立兩個(gè)表格，如表2、表3所示。表2存儲(chǔ)預(yù)應(yīng)力束的類(lèi)型信息、定位信息等，表3存儲(chǔ)每種類(lèi)型預(yù)應(yīng)力束的尺寸信息。

表2 預(yù)應(yīng)力束類(lèi)型表格模板

表3 尺寸類(lèi)型表格模板

循環(huán)程序從表格2提取出預(yù)應(yīng)力束的尺寸類(lèi)型后，在表格3對(duì)應(yīng)的行找到該鋼束的尺寸數(shù)據(jù)，與表格2中的定位信息結(jié)合，將這些數(shù)據(jù)輸入表格2指定的模板，從而實(shí)現(xiàn)全橋預(yù)應(yīng)力束建模。全橋預(yù)應(yīng)力束模型如圖15所示，其實(shí)例化流程如圖16所示。

圖15 全橋預(yù)應(yīng)力束模型

圖16 全橋預(yù)應(yīng)力束實(shí)例化流程

5 結(jié)語(yǔ)

本文以某鐵路三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋?yàn)槔?，介紹了基于達(dá)索3D體驗(yàn)平臺(tái)的混凝土節(jié)段及預(yù)應(yīng)力束的建模方法。骨架—模板的建模方法能夠很好地適應(yīng)橋梁工程結(jié)構(gòu)體量大、重復(fù)程度高的特點(diǎn)。文中從骨架、模板及實(shí)例化三個(gè)方面分別介紹了全橋混凝土節(jié)段及預(yù)應(yīng)力束的建模方法。

在基于二維假設(shè)的幾何尺寸作為輸入數(shù)據(jù)的前提下，混凝土節(jié)段及預(yù)應(yīng)力束對(duì)空間線(xiàn)位的自適應(yīng)是模板設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。本文介紹了如何通過(guò)達(dá)索程序自帶的EKL語(yǔ)言，并借助UDF實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)模板的設(shè)計(jì)，并使用action功能將模板在骨架上實(shí)例化，循環(huán)調(diào)用表格數(shù)據(jù)，最終完成全橋建模。這種骨架和模板能用于任何跨度布置及空間曲線(xiàn)形狀的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋三維建模，具有通用性。

［1］黃俊炫，張磊，葉藝.基于CATIA的大型橋梁三維建模方法［J］.土木建筑工程信息技術(shù)，2012(4):35－37.

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［4］范重，王喆，譚成冬，等.扭曲箱形構(gòu)件的空間坐標(biāo)表示法［J］.建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2007，28(2):87－95.

［5］葉鵬，楊波，熊欣，等.基于CAA的汽車(chē)制動(dòng)器三維零件庫(kù)開(kāi)發(fā)［J］.汽車(chē)工程師，2011(7):48－51.

Method on model establishment for prestressed concrete continuous girder bridge based on Dassault system 3D experience platform

QI Chenglong，F(xiàn)ENG Pei，SONG Shufeng，MIAO Yongkang
(The Third Railway Survey and Design Institute Group Corporation.Bridge Department，Tianjin 300142，China)

Buildingathree－dimensional(3D)modelofprestressedconcretecontinuousgirderbridgethat accommodate to the changing spatial route is the key to BIM technology in railway system.In this paper，a 3－span prestressed concrete continuous girderbridge is studied.Basedonthe“Skeleton－T emplate”methodology，a technique that establishes a 3D model of concrete segments and prestressing tendons is proposed with embedded EKL and UDF of 3D Experience Platform of Dassault System.W ith this technique，the model may be auto－adjusted to the spatial variation.The method and templates may be applied to the modeling of other structures.

Bridge design;BIM model;EKL language;Prestressed concrete continuous girder;UDF;Prestressing tendon

U442.5;U448.21+5

A

10.3969/j.issn.1003－1995.2015.10.13

(責(zé)任審編 李付軍)

1003－1995(2015)10－0064－06

2015－05－23;

2015－06－09

齊成龍(1986—)，男，工程師，碩士。