劉幫 劉建軍 朱國亞

（中建四局第五建筑工程有限公司1） 廣東深圳 518000 杭州三才工程管理咨詢有限公司2） 浙江杭州 310000）

1 前言

Autodesk Inforworks 具有十分強大的建模功能[1]，而且十分智能，在規(guī)劃道路時，如果經(jīng)過河流，則會自動生成橋梁，還帶有相關(guān)模型分析能力，能滿足一些常規(guī)分析，在可視化方面也具有很大的特色，能創(chuàng)建動畫視頻，功能較完善。

在當(dāng)前橋梁BIM 工作中，進(jìn)行橋梁建模和優(yōu)化工作時，通?？紤]Revit 或者Civil 3D 進(jìn)行橋梁BIM建模工作，然后在Inforworks 進(jìn)行優(yōu)化。該方法具有模型精度高、數(shù)據(jù)可靠的優(yōu)點。但也存在建模時間較長，Revit 模型存在與地形結(jié)合度不高的缺點，而Civil 3D 存在橋梁樁基處理困難的缺點，如果采用Inforworks 進(jìn)行橋梁建模是否會取得深入的成果，值得思考。

2 工程概況

該項目位于貴州省遵義市，從整條線路選取一段，其中包括兩座橋、一段路基，主要數(shù)據(jù)為：

2.1 鐵匠巖1#中橋，起訖樁號K29+527-K29+603，長度76 米，中心樁號K29+565，結(jié)構(gòu)形式為2-30m預(yù)應(yīng)力鋼筋砼T 梁。

2.2 鐵匠巖1#中橋，起訖樁號K29+666-K29+708，長度46 米，中心樁號K29+565，長度46 米，結(jié)構(gòu)形式為1-30m 預(yù)應(yīng)力鋼筋砼T 梁。

3 Infor works 創(chuàng)建橋梁模型

Inforworks 擁有創(chuàng)建橋梁模型功能，但是在地形何處創(chuàng)建模型，缺少精確性的定位，而且需要對坐標(biāo)系較精通。這里采用Civil 3D 創(chuàng)建道路，然后在Inforworks 進(jìn)行橋梁建模。

首先，根據(jù)圖紙坐標(biāo)樁號，導(dǎo)入設(shè)計平曲線、縱斷面，部件編輯器制作橫斷面，生成道路(如圖1）。

然后，生成道路和曲面模型，導(dǎo)入Inforworks，即確定結(jié)構(gòu)物在地形中的位置。選取的這段路，兩端是橋，橋長度是已知，把導(dǎo)入的道路模型選取長度設(shè)置橋梁（如圖2）。

最后，橋梁設(shè)置完成后，在縱斷面視圖調(diào)整路線標(biāo)高，通過設(shè)置多個變坡點保證整條路線標(biāo)高準(zhǔn)確。在進(jìn)行橋梁橋墩、樁基、承臺等參數(shù)設(shè)置（如圖3），以保證橋梁模型與設(shè)計圖紙橋梁結(jié)構(gòu)物保證最大程度的相似。

注意在Inforworks 對線性的調(diào)整沒有Civil 3D 中精度高，所以一定要保證導(dǎo)入進(jìn)去的道路模型精確度符合圖紙要求。在進(jìn)行參數(shù)化調(diào)整時，根據(jù)已知參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，比如T 梁屬性、幾何圖形、類型進(jìn)行設(shè)置（如圖4），設(shè)置完成一根T 梁則可應(yīng)用于整個橋梁T 梁。

圖1 Civil 3D 創(chuàng)建路面

圖3 橋梁、道路模型

圖4 橋梁T 梁參數(shù)化

4 Infor works 橋梁設(shè)計優(yōu)化

4.1 橋梁線性優(yōu)化

橋梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論是現(xiàn)代橋梁設(shè)計的目標(biāo)[2]，在Inforworks 橋梁分析模板有一項橋梁線性優(yōu)化分析功能，該功能會分析該橋結(jié)構(gòu)、受力等是否存在問題，對不合適的T 梁或其他結(jié)構(gòu)物會通過不同的顏色顯示某個T 梁不合格，需要重新進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)置或者設(shè)置材料特性來滿足橋梁結(jié)構(gòu)受力。同時，會生成非常詳細(xì)的橋梁設(shè)計報告，該報告是針對橋梁不同階段進(jìn)行分析，該報告含有諸多分析且提供詳細(xì)的說明，針對特殊分析還附有計算過程（如圖5）?？梢越o橋梁設(shè)計人員作為一個理論參考數(shù)據(jù)。

報告針對施工階段的橋梁設(shè)計，也提供相關(guān)內(nèi)容（如圖6），主要是分析初始預(yù)應(yīng)力、彈性松弛損失、時變損失的精細(xì)估計等數(shù)據(jù)，在需要深入研究橋梁時，此報告數(shù)據(jù)能提供非常有用的數(shù)據(jù)，以保證該橋梁合理性。

進(jìn)一步根據(jù)報告內(nèi)容，完全可以降低橋梁結(jié)構(gòu)專業(yè)性，針對上述簡支橋梁完全可以出具橋梁線性優(yōu)化報告，從施工方的角度，都可以得出橋梁結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定與合適。保證工程結(jié)構(gòu)物的準(zhǔn)確性。

圖 5 縱向剛度參數(shù)計算過程

圖6 橋梁設(shè)計優(yōu)化-施工階段

4.2 橋梁其他優(yōu)化

（1）工程量驗算

根據(jù)在Inforworks 已經(jīng)創(chuàng)建好的橋梁模型，可以直接得出創(chuàng)建模型的工程數(shù)量表（如圖7），工程量表是實時動態(tài)更新的，模型更改。數(shù)量表會馬上更新。同時，還能對橋臺土石方開挖量進(jìn)行計算。因其不能對土屬性進(jìn)行設(shè)置且混凝土結(jié)構(gòu)中未設(shè)置鋼筋，Inforworks 出具工程量只能說明一個大概值，無法指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

圖7 橋梁工程數(shù)量

（1）動畫模擬和邊坡開挖三維形式

根據(jù)已經(jīng)創(chuàng)建好的模型，可以進(jìn)行漫游（如圖8），體驗項目建成效果圖，在出具工程效果視頻時，運用此功能非常方便簡潔，渲染效果比CIVIL 3D 和Revit 要好，地形采用坐標(biāo)高程點控制，地形曲面也十分精確，在地形上進(jìn)一步創(chuàng)建3D 樹木、河流模型，可以使效果圖非常貼近現(xiàn)實地形，在用動畫漫游時，也能讓操作者體會到身臨其境的感覺，這里通過對鐵匠巖1、2 號橋梁進(jìn)行了動畫模擬，從視頻效果來看線性較好。適合出具效果圖。

Inforworks 在對邊坡設(shè)置時，有邊坡長度和坡度兩種設(shè)置，材質(zhì)也特別豐富，在進(jìn)行路線選線、邊坡樣式選擇時，較簡潔方便，生成速度也特別快。在邊坡配合地形時，效果很好（如圖9）。這里對鐵匠巖1、2 號中間段路基進(jìn)行邊坡設(shè)置，按照一定的坡度放坡，在設(shè)置一級邊坡時，該功能十分方便。但是涉及多級邊坡時，還是需要配合Civil 3D 部件編輯器。

圖8 三維漫游

圖9 邊坡開挖形式

5 建模與優(yōu)化過程對比分析

通過針對工程實例，進(jìn)行模型創(chuàng)建前后的建模難點和應(yīng)用點優(yōu)化分析，得出Inforworks 在創(chuàng)建橋梁模型的優(yōu)缺點，在應(yīng)用優(yōu)化分析時的長處和短處也進(jìn)行進(jìn)一步說明，結(jié)合Civil 3D 和Revit 創(chuàng)建的橋梁模型的特點，作出如下對比分析（如表1）。

表1 建模方法優(yōu)缺點分析

6 總結(jié)

通過工程實例分析Inforworks 在創(chuàng)建和優(yōu)化橋梁模型的優(yōu)缺點，在優(yōu)化橋梁模型時具有的優(yōu)勢，在與Civil 3D 和Revit 做對比分析后，更能得出Inforworks 在道路規(guī)劃方面具有很大的優(yōu)勢，而在具體指導(dǎo)施工方面存在短板。需要操作者結(jié)合具體的工程實際選擇相應(yīng)的技術(shù)分析路徑。

同時，各種BIM 軟件對自身創(chuàng)建模型識別度較高、分析速度較快，所有針對采用何種BIM 應(yīng)用采用何種方法進(jìn)行優(yōu)化，要具有客觀的認(rèn)識。假如設(shè)計人員在橋梁進(jìn)行設(shè)計時，只想考慮整體橋梁受力，而且橋梁并沒有定型，則從Inforworks 建立橋梁模型是可行的，也是在理的。如果是施工人員，需要針對橋梁出具精細(xì)化工程量和精細(xì)化模型，利用Civil 3D 和Revit 創(chuàng)建精細(xì)化橋梁模型是應(yīng)該考慮的。

橋梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工技術(shù)難度大[3]，利用BIM 技術(shù)能很好的簡化橋梁施工復(fù)雜程度，讓工程更加透明，在后續(xù)研究的內(nèi)容的中，將會著重研究橋梁BIM 技術(shù)的落地點。