Catia路桥隧模板库、BIM模型族库应用介绍

一、路桥隧BIM应用及族库

进入二十一世纪以来，信息化技术发展迅猛，我国的土木工程行业也开始了信息化建设的科研。其中，建筑信息模型BIM是一种基于三维的建筑设计理念，拥有强大的综合信息管理能力的新型技术。在道路、桥梁、隧道建设过程中应用BIM技术可以减少设计错误，提高工程质量，提升信息协同的深度与效率。

达索系统3DEXPERIENCE平台利用其在制造业的积淀，为BIM技术提供了一整套规划、设计、制造、运维的完整解决方案；3DEXPERIENCE平台完成了对项目管理软件、三维建模软件、制造仿真软件、FEM分析软件的整合，在同一数据源、同一数据格式的基础上，实现了ENOVIA、CATIA、SIMULIA（包括Abaqus）、DELMIA等产品的整合。

在各平台BIM应用中，模型族库扮演重要角色。一方面，道路、桥梁、隧道领域的结构形式，经过长期的工程实践，逐步稳定了多种通用的形式，如T梁、二次变高混凝土连续梁、柱式桥墩等，模型族库能够成为结构设计经验的载体；另一方面，利用3DEXPERIENCE平台参数化建模的优势基因，积累各专业的模型族库，能够有助于快速建立模型；在模型建立过程中，可以将族库中已建好的族引用至整体模型中的位置，可缩短建模的时间且建好的族可以保存在族库中，以便后续类似工程模型建立时的引用，减少重复性工作。

达索系统CATIA软件建模具有天然参数化的功能，以树形菜单保存建模全过程，任一过程步骤均可以独立修改，并影响后续结果。在草图编辑阶段，修改尺寸，可驱动草图更改；在实体创建阶段，草图经过拉伸、旋转、凹槽等操作生成实体特征，实体特征的参数随特征保留，可独立编辑修改；同时，针对构件层级的参数化定制，CATIA提供了构件参数列表，构件参数与草图或者实体特征的参数关联，通过修改参数列表的数值，即可控制整个模型的尺寸。除长度、厚度等参数以外，CATIA还支持布尔变量参数，为个性化模型定制提供了便利。

达索系统平台各软件的统一数据基础以及CATIA的强大参数化能力，使得基于达索系统平台的模板库具有无可比拟的价值。相较于A平台和B平台，达索系统平台对模型的参数驱动能力更强，不需要借助价格昂贵的二次开发，即可实现对路桥隧带状结构的参数化建模，为使用者节约了大量开发成本，并缩短功能反馈周期；其次，达索系统平台将建模、仿真、项目管理数据集中于同一平台，模板参数化调整的结果，能够立即更新施工仿真的内容，在后期应用中体现优势。

二、百木路桥隧模板库

重庆百木科技作为达索系统在AEC（土木工程）行业的优秀代理商，一直专注于提供路桥隧专业的BIM解决方案及咨询服务，涵盖了参数化建模、三维正向出图、施工方案等多项服务。在长期项目实践中，百木科技积累了各种类型的参数化模型，成为具有专业特色，能够快速应用于路桥隧模型创建的行业模板库。

百木路桥隧模板库自2017年9月推出V1.0后，经过完善，近期推出百木路桥隧模板库2.0，模板库组成如下：

其中附属设施包含装配式护栏、组装钢护栏、现浇护栏、室外消火栓、路灯等模板；道路结构包含单幅路面、双幅路面、地形填方路基、地形挖方路基、分层路基、钢筋砼盖板涵、变坡路基、分段挖方路基等模板；桥梁结构包含LOD100级别的各类桥墩、桥台、T梁、箱梁模板，以及LOD300级别的过渡墩、连续墩、斜交墩、高低过渡墩、斜拉桥桥塔、门式桥墩，20米、30米、40米连续T梁，等宽、变宽、变高混凝土箱梁、等宽、变宽、变高钢箱梁等模板；隧道结构包含LOD100级别的地铁场站、地铁隧道，LOD300级别的隧道钢格栅、隧道衬砌模板；设备设施包含菱形挂篮、列车、城市建筑、塔吊的设备模板；路标路牌包含单柱路牌、双柱双路牌、双柱单路牌、掉头、右转、限速等标志标牌模板；脚本库包含各类批处理脚本文件，以及使用参照样例；共计模板文件86个，脚本程序14个。

三、模板库功能表

百木路桥隧模板库2.0的模型图例及功能描述如下表：

四、模板使用示例

以30米T梁为例，首先打开模型，进入参数列表，图示的参数均能影响实体模型的特征，用户可以选择自己需要发布的参数，在工程模板中发布。

Input几何集中包含四个几何元素，分别为T梁梁段后定位点、前定位点、后定位平面、前定位平面；根据图示T梁模型可以看出，前后定位点均为T梁梁段在道路中心线上的里程定位点，前后定位面为T梁梁段未扣除伸缩缝、现浇段之前的定位断面。Input中的元素必须发布为模板输入。

图. 30米T梁模板组成

用户根据自身需求，对30米T梁模板进行封装，发布参数。在整桥组装模型中事先创建T梁定位点及定位平面（可以借助百木模板库中的脚本批量创建），然后实例化T梁模板，输入几何元素及参数，生成需要的T梁模型。

图. 输入模板定位元素及参数

得到T梁模型如下：

五、脚本使用示例

配合脚本，可以使模板的使用更为高效。在实际项目中，通常存在同一类标准结构重复出现的情况，而结构的参数以表格的方式表示，此时结合达索系统EKL脚本，批量创建定位几何元素。将构件参数表导入模型资源表中，利用脚本循环调用工程模板，并读取资源表数据，则可以快速生成大批量模型。

以某项目30米T梁模型为例，百木模板库中提供了批量创建定位平面以及批量调用T梁模板的脚本，脚本循环实现曲线上取点、法向平面、投影切线等操作，以语言的方式凝聚了三维操作过程：

批量创建定位平面的脚本

最终脚本批量创建的T梁及桥墩模型如下所示：

六、快速案例展示

利用百木路桥隧模板库2.0，我们在武汉某市政立交项目中大规模使用既有模板，快速创建了包含混凝土箱梁、T梁、钢箱梁、斜拉索、周边建筑的综合性BIM模型。对比相同规模项目，在初期缺乏模板库时，类似项目我们建模约需200人工日，另外需要大量时间理解陌生结构类型的图纸，构思及探索建模方法。使用百木路桥隧模板库2.0后，该项目只投入4名人员，一个月完成建模及项目渲染展示工作。类似测算，百木路桥隧模板库至少可节约40%项目时间，大大提高了建模人员工作成果的重用率，节约了建模时间，提高了工作效率。