基于Revit Dynamo模式的现浇连续梁桥建模研究

摘 要：近年来BIM技术在我国建筑领域有了巨大的发展。桥梁工程作为建筑行业的一个重要分支，为响应“交通强国”战略，早日实现桥梁建设的现代化和信息化目标，必须紧跟BIM技术为桥梁建筑行业带来的变革形势。模型的构建是BIM技术最关键的一个阶段，为了解决传统建模方式下复杂构件精度低、速度慢等弊端，文章通过采集数据生成桥梁中心线、Revit参数化族库建模、编制桥梁构件参数Excel表、编写Dynamo程序导入参数表将构件准确放置，提供了一套基于Revit Dynamo模式对现浇连续梁桥的参数化建模方案。该方案可以实现对异形构件的快速建模和上下部构件的准确安放，极大地提高了建模效率和精度，为BIM技术的发展注入新的活力。

关键词：现浇连续梁;参数化建模;Revit dynamo模式;

作者简介：刘亚鹏（2002—）,男,本科,研究方向：BIM参数化建模。;

基金：河北省教育厅高等教育教学改革项目;大学生创新创业训练项目“基于Revit Dynamo的互通立交桥关键技术研究”（S202210107115）;“基于InfraWorks的城市道路应用技术研究”（202210107292）;

现浇连续梁桥在桥梁建设中被广泛应用，但采用Revit建模的传统建模方式存在着异形结构建模困难、整体建模速度慢、出错率高等问题。可视化编程软件Dynamo可以通过与Revit的交互，实现个性化建模，满足各类人员的专业性需求，同时能实现对族构件的快速放置、数据批量处理等功能，能够很好地解决传统Revit建模方式的弊端。该项目拟探索基于“Revit Dynamo”模式实现桥梁上部空间异形构件的创建和下部结构的快速建模，从而大大提高桥梁建模效率与精度。

Revit是一款专门进行建筑模型设计的软件，由于其可操作性强、族构架种类数量多等优点，已成为我国应用最广泛的三维建筑模拟软件之一，也不断应用于桥梁的BIM设计中。Dynamo是一款可以内嵌Revit中的开源、可视化软件，同时也可以和其他多款Autodesk公司的软件进行交互，十分便捷。使用者只需连接预定义的功能节点，便能实现构件自定义算法创建各种功能。

Revit Dynamo建模模式即利用Revit和Dynamo进行交互，共同完成参数化建模过程的工作模式。通过拖拽、连接Dynamo不同节点完成程序设计，读取桥梁设计要素，将Revit创建的参数化构件族进行拼接摆放，最终实现对现浇连续梁桥的自动建模。

BIM建模模式能够将二维图纸中的工程项目直观地呈现给设计者，全面系统地反应工程整体及其相关信息，做到“所见为所得”[1]。同时，建立的模型还能为后续的施工、运营管理等桥梁全寿命阶段提供模型支持。基于Revit Dynamo建模模式，将两款软件的优势充分放大，既能够通过Dynamo和自适应族的交互，实现对传统建模方式难以解决的异形构件进行快速建模，又能够通过导入不同的桥梁参数实现对同类连续梁桥的批量建模等。该模式提升建模精度的同时节省了大量人力物力，使可视化编辑也降低了操作门槛。

结合唐山市某路的建设图纸和相关桥梁数据，在建模开始前分析其工程特点，制定符合该工程的建模方法。

(1）构件信息分析：以该工程为例，构件类型为下部结构和桥跨结构两大部分。其中下部结构包括桩基础、承台、桥墩、桥台和盖梁。桥跨结构为线路中断时跨越障碍的主要承重结构。

(2）拼装思路分析：由于该工程中存在缓和曲线，为了避免传统Revit建模中“以直代曲”方式使箱梁之间存在较大缝隙，影响模型精度，应采用Dynamo根据线路中心坐标在Revit中为桥梁绘制确定整体路线线形，再将各桥梁构件沿线拼装。

(3）重难点分析：该工程共有两方面难点需要关注。一是由于缓和曲线段的存在，将构件放置在建立的中心线时，需调整构件姿态达到模型与设计线路重合[2]。二是由于Revit本身基础功能的限制，其对变截面梁建模困难。

首先通过Civil 3D软件创建道路并导出设计线的桩号和三维坐标数据，将各桩号X、Y和高程整理在Excel表中，便于后续Dynamo读取。然后将数据在Revit环境下利用Dynamo的Plane Curve.By Data和Central Curve.By Data等关键节点完成平曲线和三维曲线的生成，若生成的曲线误差较大则返回Civil 3D中把道路的线路中心点间距加密，并重复上述操作直至误差可以接受，表明设计线建立完成。

(1）下部结构族的创建。下部结构参数化族的构件主要包括桩基础、承台、桥墩、桥台和盖梁。其中桩基础和承台采用的“公制结构柱族样板”进行创建，其他三部分采用“公制常规模型”族样板创建，参数化设计流程与桩基础类似。将可以简化的族根据相对关系加载进要整合的构件中，形成新的构件，达到简化参数的目的，便于快速建模，如桩基族可以和承台族进行整合，命名为某类型承台。

(2）连续梁轮廓族参数族的创建。由于现浇连续梁桥的受力特点，不同梁桥其腹板宽度、箱梁高、翼缘尺寸等存在变化，导致整体结构复杂，无法仅由单一形式结构族创建，可以通过定义创建不同类型的轮廓族（如图1），根据后续建模中出现的桥跨结构类型对轮廓进行空间排布和形状组合，并且为了便于后续对整体尺寸和斜坡等的调整，可以采取对整体族采用嵌套族。连续梁的梁高变化实际上就是梁的上下缘曲线的变化，因此截面参数也可以通过Excel对箱梁底板上下边缘曲线方程进行计算得到。

图1 箱梁结构内（上图）外（下图）轮廓族图 下载原图

为了实现对上述建立的Revit参数化族进行准确批量放置，需要将设计图纸数据中桩号位置信息和构件参数提取为Excel文件形式导入Dynamo中实现对构件的自动放置。

对桥跨结构即桥梁上部结构，由于在对桥梁上部参数族创建时我们分别创建了梁的内外轮廓，因此需分别统计箱梁内外轮廓的参数[3]。具体参数为箱梁的起止里程位置、是否空心、横坡i值（以右侧高为正）、顶板厚度等。参数编制过程中需要注意计算里程时要与桥梁中心线间保持6 cm的伸缩缝间距，是否空心是指该里程处箱梁是否需要隔断。

基于Dynamo关键节点连接和Python程序编制，并导入桥梁构件参数Excel表，对参数化族构件进行拼装。内容主要包括对桥梁下部墩柱桥台等构件的放置与调整以及上部结构的放置。

首先将桩基进行参数化处理，然后按照图2的放置方式进行操作。这种放置方式解决了传统Revit建模方式因桩基结构多、相对位置坐标计算困难的问题，同时还能依照下部结构间的关系对建成模型位置进行二次检验，极大地提高了建模精度。

图2 下部结构放置与调整流程图 下载原图

下部结构放置成果如图3:

图3 下部结构放置成果 下载原图

在利用Dynamo放置承台时，虽然承台中心位置正确，但是承台的角度却和桩基的路线有明显的夹角。这是因为桩基中心点线路并不是正北正南走向，而是曲线。所以需要给每个承台相应的一个旋转角，使其能与桩基路线方向一致，从而使承台与桩基“对正”。

承台的放置过程与桩基放置相似，其重难点在于承台角度的旋转。而该文介绍的方法则可以省去手动修改的繁琐步骤，极大地节省精力。首先，根据每个承台对应的两排桩的连线与X轴夹角确定承台旋转角度。图4展示了通过Dynamo提取相应桩位的X、Y值，利用Point节点生成点，再利用点坐标生成直线。

图4 提取相应的桩位X、Y值 下载原图

然后，将提取出的桩基坐标连成多条直线，获取旋转角度。在这一过程中Line.Direction节点起到确定直线方向，将直线转换成向量的作用。Vector.—Angle About Axis节点用来计算向量与X轴方向的夹角角度，即承台所需要旋转的角度，承台作为参数化族，可利用Family instance.Set Rotation节点进行参数化设置，也就是参数化族按照中心Z轴旋转的角度。

对上部结构放置的步骤如图5，放置成果如图6。

箱梁放置过程中，我们通过坐标建立中心线，将路线进行投影，形成三维坐标，以里程累计的方式进行箱梁的放置。通过已经建立的箱梁内外轮廓族，并建立上下文坐标，进行放样融合（如图7左），实现对箱梁的快速放置。并通过布尔差集来控制箱梁是否空心（如图7右）。通过参数节点设置，来实现对箱梁的参数化设置。

图5 上部结构放置流程图 下载原图

图6 上部结构放置成果 下载原图

图7 放样融合（图左）和布尔差集（图右）Dynamo节点包 下载原图

模型的构建作为BIM技术最繁琐的一个阶段，占用工程设计大部分时间。基于Revit Dynamo模式现浇连续梁桥的建模方式，在传统建模方式的基础上凭借Dynamo的灵活性和代码的开源性，只需将构件参数的Excel数据归纳处理，并编制相应的Dynamo程序，对构件三维坐标进行定位和参数化驱动放样，即可实现模型的批量准确放置[4]，减少了人为因素的参与，摒弃了传统分段单独创建族精度低、费时费力的弊端，同时也对后续工程用料计算、施工模拟、运营管理等提供了全面可靠的模型支持。Revit Dynamo桥梁建模模式将为BIM技术的发展注入新的活力。

[1] 鲍大鑫,严心军,张涛.基于“Revit Dynamo”模式的现浇连续梁桥设计建模[J].土木建筑工程信息技术,2020(5):7-13.

[2] 仇朝珍,贺波,葛胜锦. Dynamo在桥梁BIM建模中的应用[J].中外公路, 2019(5):179-182.

[3] 沙名钦.基于BIM技术的桥梁工程参数化建模及二次开发应用研究[D].南昌：华东交通大学, 2019.

[4] 朱善美,郝国宇.基于revit及其插件的桥梁快速建模——以沪蓉铁路上跨江淮运河特大桥为例[J].安徽建筑, 2020(1):243-245.

声明：我们尊重原创，也注重分享。有部分内容来自互联网，版权归原作者所有，仅供学习参考之用，禁止用于商业用途，如无意中侵犯了哪个媒体、公司、企业或个人等的知识产权，请联系删除（邮箱：glyhzx@126.com），另本头条号推送内容仅代表作者观点，与头条号运营方无关，内容真伪请读者自行鉴别，本头条号不承担任何责任。