本發(fā)明屬于高架設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高架結(jié)構(gòu)BIM模型建模設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

在國內(nèi)公路、輕軌、市政等基礎(chǔ)交通建設(shè)當(dāng)中，目前其高架結(jié)構(gòu)常用的設(shè)計方法為：(1)利用高架結(jié)構(gòu)線路平面，結(jié)合地形、規(guī)劃路網(wǎng)等控制因素布置下部結(jié)構(gòu)，生成高架結(jié)構(gòu)設(shè)計平面圖；(2)利用高架結(jié)構(gòu)線路縱斷面，結(jié)合平面設(shè)計、構(gòu)造尺寸等信息布置橋梁上下部結(jié)構(gòu)，生成高架結(jié)構(gòu)設(shè)計立面圖。

很明顯看出，上述的高架結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法仍然停留在二維設(shè)計階段，其存在以下缺點和局限：(1)設(shè)計成果為二維圖紙，無法如三維模型那樣直觀；(2)平面圖和立面圖屬于相對割裂的兩個部分，無法做到聯(lián)動修改，在設(shè)計過程中，若線路變化或者設(shè)計局部調(diào)整時，需要同時對平面圖和立面圖進(jìn)行修改，工作量巨大。而且，當(dāng)前也沒有一款合適的設(shè)計軟件可直接用于高架結(jié)構(gòu)的設(shè)計當(dāng)中，以解決當(dāng)前存在的技術(shù)問題。

BIM(建筑信息模型)作為一種新興的建筑模型設(shè)計方法，其具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性等優(yōu)異特點。但是，BIM目前還處于概念模式，并未被投入到實際的工程設(shè)計當(dāng)中。

因此，如何結(jié)合BIM技術(shù)尋找一種更優(yōu)的高架結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，成為眾多工程設(shè)計行業(yè)人士努力研究的方向。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種全新的高架結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其結(jié)合BIM技術(shù)實現(xiàn)了高架結(jié)構(gòu)三維可視化，生成的模型非常直觀，而且易于對模型進(jìn)行修改。

首先，對以下名詞或術(shù)語進(jìn)行解釋說明：

(1)線路里程點：依據(jù)市政、軌道交通、公路等設(shè)計線路特定距離確定的位置；

(2)相減：三維操作術(shù)語，布爾求差運算。

為了解決上述問題，本發(fā)明按以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：

一種高架結(jié)構(gòu)BIM模型建模設(shè)計方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、基于提取的線路平面和縱斷面數(shù)據(jù)，生成空間三維線路；

S2、提取墩位平面中心點的位置和其對應(yīng)的下部結(jié)構(gòu)類型，生成對應(yīng)的墩下部結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的初始模型，進(jìn)而生成下部結(jié)構(gòu)三維模型；

S3、提取各線路里程點對應(yīng)的上部標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)輪廓參數(shù)，生成各線路里程點的最終上部結(jié)構(gòu)輪廓，然后基于空間三維線路掃掠放樣生成上部結(jié)構(gòu)三維模型；

S4、生成高架結(jié)構(gòu)的完整BIM模型。

進(jìn)一步的，在所述步驟S4后，還包括有：

S5、在高架結(jié)構(gòu)的完整BIM模型中，為其中的每個結(jié)構(gòu)添加非幾何信息。

進(jìn)一步的，在所述步驟S5后，還包括有：

S6、根據(jù)工程需要，查詢、修改高架結(jié)構(gòu)的完整BIM模型中的結(jié)構(gòu)的幾何信息和/或非幾何信息。

進(jìn)一步的，在步驟S1中，生成空間三維線路的子步驟包括：

S11、基于提取的線路平面和縱斷面數(shù)據(jù)，提取多個相應(yīng)點的X1、Y1、Z1坐標(biāo)；

S12、根據(jù)多個相應(yīng)點的X1、Y1、Z1坐標(biāo)，利用曲線擬合方式生成空間三維線路。

進(jìn)一步的，在步驟S2中，生成下部結(jié)構(gòu)三維模型的子步驟包括：

S21、提取墩位平面中心點的位置和其對應(yīng)的下部結(jié)構(gòu)類型，根據(jù)墩位平面中心點的位置建立相應(yīng)的第一局部坐標(biāo)系，讀取支座墊石、橋墩、承臺、樁基的數(shù)據(jù)，以依次生成支座墊石、橋墩、承臺、樁基，進(jìn)而生成基于墩位平面中心點的下部結(jié)構(gòu)；

S22、將下部結(jié)構(gòu)映射到空間三維線路的曲線中對應(yīng)的承臺頂部中心點處，生成下部結(jié)構(gòu)三維模型。

進(jìn)一步的，所述支座墊石的數(shù)據(jù)包括個數(shù)、間距、尺寸、高度；所述橋墩的數(shù)據(jù)包括墩型、尺寸、墩高；所述承臺的數(shù)據(jù)包括類型、尺寸、高度；所述樁基的數(shù)據(jù)包括根數(shù)、間距、直徑、樁長。

進(jìn)一步的，在步驟S3中，生成上部結(jié)構(gòu)三維模型的子步驟包括：

S31、根據(jù)設(shè)計信息、一聯(lián)橋梁指定位置的截面輪廓信息以及二者與線路中心線的關(guān)系，得到各線路里程點的相應(yīng)空間點，其中，截面輪廓可以變高、變寬，且截面輪廓還可以設(shè)置超高；

S32、以各相應(yīng)空間點為原點建立相應(yīng)的第二局部坐標(biāo)系，其中，以空間點所在線路平面曲線的切線方向為Z2軸，法線方向為X2軸；

S33、對于各線路里程點，提取其對應(yīng)的上部標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)輪廓參數(shù)，在其相應(yīng)的第二局部坐標(biāo)系中生成各相應(yīng)空間點位置的結(jié)構(gòu)外部輪廓截面和內(nèi)部空腔截面，從而生成各線路里程點的最終上部結(jié)構(gòu)輪廓，其中，該最終上部結(jié)構(gòu)輪廓可變；

S34、將各線路里程點的最終上部結(jié)構(gòu)輪廓基于空間三維線路掃掠放樣，所得到的各三維實體執(zhí)行相減操作，生成上部結(jié)構(gòu)三維模型。

進(jìn)一步的，所述非幾何信息包括有里程、設(shè)計單位、使用單位、混凝土等級、鋼筋保護(hù)層厚度、鋼筋強(qiáng)度、主筋規(guī)格、預(yù)應(yīng)力規(guī)格、樁基長度。

進(jìn)一步的，所述幾何信息包括有結(jié)構(gòu)的空間位置、橋下凈空、跨度、構(gòu)造尺寸。

進(jìn)一步的，在高架結(jié)構(gòu)的完整BIM模型中增加工作模板。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：

(1)對于本發(fā)明，其首先生成空間三維線路，然后在該空間三維線路的基礎(chǔ)上可以針對各種類別的橋梁上、下部結(jié)構(gòu)分別迅速創(chuàng)建相應(yīng)的三維信息模型，最終生成完整的BIM模型，從而實現(xiàn)高架結(jié)構(gòu)設(shè)計的三維可視化。在本發(fā)明中，模型建立后，不僅可以直觀地查看橋梁結(jié)構(gòu)的空間位置、橋下凈空、跨度、構(gòu)造尺寸等信息是否滿足工程要求，而且，通過更新線路和輸入數(shù)據(jù)即可對模型進(jìn)行修改，非常方便。因此，本發(fā)明非常符合現(xiàn)代交通工程建設(shè)的實際需求，在高架結(jié)構(gòu)相關(guān)的基礎(chǔ)交通建設(shè)領(lǐng)域具有廣闊的市場前景。

(2)對于本發(fā)明，其建立的模型除了包含結(jié)構(gòu)的幾何信息，還可以根據(jù)工程的實際需要添加非幾何信息，從而建立起高架結(jié)構(gòu)全生命周期數(shù)據(jù)庫，進(jìn)而為后期運營維護(hù)提供更多的依據(jù)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中：

圖1是本發(fā)明所述高架結(jié)構(gòu)BIM模型建模設(shè)計方法一實施方式的步驟示意圖；

圖2是采用本發(fā)明生成的空間三維線路示意圖；

圖3是采用本發(fā)明生成的下部結(jié)構(gòu)三維模型示意圖；

圖4是采用本發(fā)明生成的上部結(jié)構(gòu)三維模型示意圖；

圖5是采用本發(fā)明生成的高架結(jié)構(gòu)的完整BIM模型示意圖；

圖6是采用本發(fā)明生成的高架結(jié)構(gòu)的完整BIM模型的局部示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1、空間三維線路；2、下部結(jié)構(gòu)三維模型；3、上部結(jié)構(gòu)三維模型；4、高架結(jié)構(gòu)的完整BIM模型。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例1

如圖1～圖5所示，本實施例公開了一種高架結(jié)構(gòu)BIM模型建模設(shè)計方法，包括以下步驟：

S1、基于提取的線路平面和縱斷面數(shù)據(jù)，生成空間三維線路1。

對于本實施例，在步驟S1中，生成空間三維線路1的子步驟具體包括：

S11、基于提取的線路平面和縱斷面數(shù)據(jù)，提取多個相應(yīng)點的X1、Y1、Z1坐標(biāo)。

S12、根據(jù)多個相應(yīng)點的X1、Y1、Z1坐標(biāo)，利用曲線擬合方式生成空間三維線路1，其中，曲線擬合方式包括有nurbs曲線擬合等。

S2、提取墩位平面中心點的位置和其對應(yīng)的下部結(jié)構(gòu)類型，生成對應(yīng)的墩下部結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的初始模型，進(jìn)而生成下部結(jié)構(gòu)三維模型2；其中，下部結(jié)構(gòu)三維模模型2的尺寸、形狀等可以按提取的各相關(guān)參數(shù)進(jìn)行修改。

對于本實施例，在步驟S2中，生成下部結(jié)構(gòu)三維模型2的子步驟具體包括：

S21、提取墩位平面中心點的位置和其對應(yīng)的下部結(jié)構(gòu)類型，根據(jù)墩位平面中心點的位置建立相應(yīng)的第一局部坐標(biāo)系(以墩位平面中心點所在平曲線的法線方向為X3軸，切線方向為Y3軸)，讀取支座墊石、橋墩、承臺、樁基的數(shù)據(jù)，以依次生成支座墊石、橋墩、承臺、樁基，進(jìn)而生成基于墩位平面中心點的下部結(jié)構(gòu)。

其中，墩位平面中心點的位置的一種提取方法為：將空間三維線路1投影至大地平面(Z1＝0)以得到投影平面線路曲線，然后根據(jù)起點里程、跨度等信息在投影平面線路曲線上提取墩位平面中心點的位置。當(dāng)然，墩位平面中心點的位置還可以有其它提取方法，均屬于本發(fā)明的等效保護(hù)范圍。

其中，支座墊石的數(shù)據(jù)包括個數(shù)、間距、尺寸、高度等，橋墩的數(shù)據(jù)包括墩型、尺寸、墩高等，承臺的數(shù)據(jù)包括類型、尺寸、高度等，樁基的數(shù)據(jù)包括根數(shù)、間距、直徑、樁長等。

S22、將步驟S21所述的下部結(jié)構(gòu)映射到空間三維線路1的曲線中對應(yīng)的承臺頂部中心點處，生成下部結(jié)構(gòu)三維模型2。

在本實施例中，也可以批量輸入里程、跨度等工程信息，從而批量生成基于墩位平面中心點的下部結(jié)構(gòu)類型，實現(xiàn)高架結(jié)構(gòu)的下部結(jié)構(gòu)布置，生成下部結(jié)構(gòu)三維模型2。

S3、提取各線路里程點對應(yīng)的上部標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)輪廓參數(shù)(包括有轉(zhuǎn)角、形狀、梁高等變化參數(shù))，生成各線路里程點的最終上部結(jié)構(gòu)輪廓，然后基于空間三維線路1掃掠放樣生成上部結(jié)構(gòu)三維模型3。

對于本實施例，在步驟S3中，生成高架結(jié)構(gòu)的上部結(jié)構(gòu)三維模型3的子步驟具體包括：

S31、根據(jù)設(shè)計信息、一聯(lián)橋梁指定位置的截面輪廓信息以及二者與線路中心線的關(guān)系，得到各線路里程點的相應(yīng)空間點，其中，截面輪廓可以變高、變寬，且截面輪廓還可以設(shè)置超高。

S32、以各相應(yīng)空間點為原點建立相應(yīng)的第二局部坐標(biāo)系，其中，以空間點所在線路平面曲線的切線方向為Z2軸，法線方向為X2軸。

S33、對于各線路里程點，提取其對應(yīng)的上部標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)輪廓參數(shù)，在其相應(yīng)的第二局部坐標(biāo)系中生成各相應(yīng)空間點位置的結(jié)構(gòu)外部輪廓截面和內(nèi)部空腔截面，從而生成各線路里程點的最終上部結(jié)構(gòu)輪廓，其中，該最終上部結(jié)構(gòu)輪廓可變。

S34、將各線路里程點的最終上部結(jié)構(gòu)輪廓基于空間三維線路1掃掠放樣，所得到的各三維實體執(zhí)行相減操作，生成上部結(jié)構(gòu)三維模型3。

S4、生成高架結(jié)構(gòu)的完整BIM模型4。

通過步驟S1～S4，生成了高架結(jié)構(gòu)的完整BIM模型4，其非常形象直觀。而且，對于該高架結(jié)構(gòu)的完整BIM模型4，在設(shè)計過程中，若線路變化和設(shè)計局部調(diào)整時，只需對應(yīng)更新輸入數(shù)據(jù)，重新生成模型即可，換言之，采用本實施例所述高架結(jié)構(gòu)BIM模型建模設(shè)計方法生成的模型易于修改，修改工作量很少，有利于提高工作效率。

S5、在高架結(jié)構(gòu)的完整BIM模型4中，為其中的每個結(jié)構(gòu)添加非幾何信息。

其中，非幾何信息包括有里程、設(shè)計單位、使用單位、混凝土等級、鋼筋保護(hù)層厚度、鋼筋強(qiáng)度、主筋規(guī)格、預(yù)應(yīng)力規(guī)格、樁基長度等。

通過步驟S5，采用本實施例所述高架結(jié)構(gòu)BIM模型建模設(shè)計方法生成的模型建立起了高架結(jié)構(gòu)全生命周期數(shù)據(jù)庫，從而為后期運營維護(hù)提供很多依據(jù)。

S6、根據(jù)工程需要，查詢、修改高架結(jié)構(gòu)的完整BIM模型4中的結(jié)構(gòu)的幾何信息和/或非幾何信息。

其中，幾何信息包括有上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，更具體的，其包括有結(jié)構(gòu)的空間位置、橋下凈空、跨度、構(gòu)造尺寸等。

在本實施例中，也可以僅簡單地任意查看模型中的相關(guān)信息，比如查詢墩梁連接處的構(gòu)造(如圖6所示)等，而模型并沒有被更新修改，明顯的，本發(fā)明很好地滿足實際工程需求。

此外，在本實施例中，在高架結(jié)構(gòu)的完整BIM模型4中增加工作模板，以支持更多的梁型和墩型，從而使得本發(fā)明能夠滿足更多的工程實際需求。

本實施例所述高架結(jié)構(gòu)BIM模型建模設(shè)計方法的其它部分參見現(xiàn)有技術(shù)。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，故凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何修改、等同變化與修飾,均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。