CN115048704B - 基于Revit的桥梁下部结构建模方法、系统及装置 - Google Patents

基于Revit的桥梁下部结构建模方法、系统及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于Revit的桥梁下部结构建模方法、系统及装置，包括：制作桥梁下部结构参数族；创建道路路线、道路纵断面及道路纵断面图，根据里程输出路中心线点坐标及高程数据存储至excel表，并创建桥梁下部各结构数据；建立路中心线空间曲线，将路中心线空间曲线分割后投影形成路中心线平面曲线，在路中心线平面曲线上提取里程点，根据提取的里程点获取在路中心线空间曲线上对应的里程点，构建里程自定义节点；调用桥梁下部各构件的里程数据输入里程自定义节点，输出各构件在路中心线空间曲线上对应的里程点，建立以里程点为原点的三维坐标系；根据桥梁下部结构参数族的族参数、对应的三维坐标系及各结构数据建立桥梁下部结构模型。

Description

基于Revit的桥梁下部结构建模方法、系统及装置
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，更具体的说，是一种基于Revit的桥梁下部结构建模方法、系统及装置。
背景技术
现有的主流建模软件主要有Revit、Tekla Structures和Bentley，其中Revit主要用于建筑工程，Tekla Structures主要用于钢结构，Bentley主要用于线形结构，Revit模型代表性更强、适用性范围更广，且大多数BIM应用平台支持。由于Revit主要针对建筑工程，其模型建立以轴线、楼层平面、立面为主要定位方法及以梁柱、墙板为主的构件类型。
道路桥梁工程的特点是中心线是一条空间曲线，现有的技术主要是通过桥中心线上的点数据(坐标及高程)在Dynamo恢复空间曲线，以空间曲线为基础，放置构件或通过拉伸、扫掠等操作生成沿空间曲线分布的各结构。
在授权公告号为CN110580376B的专利中，公开了一种基于Revit和Dynamo的桩基础模型创建方法，该桩基础模型创建方法是通过Dynamo模块同时建立二维平面曲线及空间曲线，利用工程上二维平面里程定位，并通过点线面关系，定位桩位坐标，按坐标放置桩基础参数族，完成桥梁桩基础的建模。
但是发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术存在如下问题：空间曲线二维平面化后可能存在自交情况，导致无法由二维曲线生成对应长度(里程)的点或法向平面，即不能利用Dynamo现有节点由曲线(长度)里程来定位点。由于道路桥梁工程就是通过里程、相对位置及尺寸距离来进行定位的，如果不能按照里程来定位，那么每个构件都需要统一坐标系的坐标来定位，需要大量的数据换算，不但效率低还容易出错。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于Revit的桥梁下部结构建模方法、系统及装置，在空间曲线二维平面化后即使存在平面自交情况，也能够实现二维中心曲线里程点的精确定位。
其技术方案如下：
本发明在一实施例中公开一种基于Revit的桥梁下部结构建模方法。
基于Revit的桥梁下部结构建模方法包括以下步骤：
S1：制作桥梁下部结构参数族；
S2：创建道路路线、道路纵断面及道路纵断面图，根据里程输出路中心线点坐标及高程数据存储至excel表，并在excel表中创建桥梁下部各结构数据；
S3：调用excel表中数据建立路中心线空间曲线，将路中心线空间曲线分割后投影形成路中心线平面曲线，在路中心线平面曲线上提取里程点，根据提取的里程点获取在路中心线空间曲线上对应的里程点，并构建里程自定义节点；
S4：调用excel表中桥梁下部各构件的里程数据输入里程自定义节点，输出桥梁下部各构件在路中心线空间曲线上对应的里程点，建立以里程点为原点的三维坐标系；
S5：根据桥梁下部结构参数族的族参数、对应的三维坐标系及excel表各结构数据建立桥梁下部结构模型。
进一步地，桥梁下部结构excel表数据包括轴号，以及与轴号对应的里程、同轴结构数量、下部结构族名称、对应族的各参数、各构件的相对坐标、轴线与法线的夹角。
进一步地，在步骤S1中，在设置桥梁下部结构参数族的族标高参数时，包括以下步骤：
在参照平面的参照标高上方建立第二参照平面；
设置参数族的族参数为h，设置第二参照平面到各构件标高点的距离为ai，设置数值参数bi作为各构件标高点标高参数；
根据族参数h与数值参数bi的差即可获取ai的数值，数值参数bi可以为负数。
进一步地，在步骤S3中，具体包括以下步骤：
调用excel表中路中心线的中心线点坐标及高程数据建立路中心线空间曲线；
将路中心线空间曲线按照比例分割成两段，并将分割后的路中心线空间曲线根据标高投影至固定平面，形成路中心线平面曲线；
根据布尔值判断分割后的路中心线平面曲线是否需要调节方向，若需要调节，则根据布尔值进行路中心线平面曲线方向的调节；
将分割后的两段路中心线平面曲线长度分别与设置的里程进行对比，并在路中心线平面曲线上提取里程点；
根据从路中心线平面曲线上提取的里程点为起点绘制竖直线，提取竖直线与路中心线空间曲线的交点，则该交点即为对应里程在路中心线空间曲线上的里程点；
根据里程、里程在路中心线空间曲线上对应的里程点构建里程自定义节点。
进一步地，将分割后的两段路中心线平面曲线长度分别与设置的里程进行对比，并在路中心线平面曲线上提取里程点，包括：
将分割后的两段路中心线平面曲线长度分别与设置的里程进行对比；
若设置的里程小于分割后的第一段路中心线平面曲线长度，则在该分割后的第一段路中心线平面曲线上提取里程点；
若设置的里程大于分割后的第一段路中心线平面曲线长度，则该分割后的第二段路中心线平面曲线上提取里程点。
进一步地，在步骤S4中，具体包括：
调用excel表中桥梁下部结构各构件的里程数据输入里程自定义节点，输出里程数据对应在中心线空间曲线上的里程点；
建立以里程点为原点、路中心线空间曲线的法线平面为XY平面的坐标系；
旋转坐标系，使坐标系的Z轴与世界坐标系的方向一致，实现三维坐标系的建立。
进一步地，在步骤S5中，具体包括：
将excel表中参数族对应的族参数、里程、构件数量、相对坐标及步骤S4中建立的三维坐标系提取出来；
根据提取的数据，相对坐标生成点位，将各构件按组转换至对应的坐标系中，并在坐标系的点位中插入构件族；
将族参数赋值给插入的构件族；
建立桥梁下部结构模型。
本发明在另一实施例中公开一种基于Revit的桥梁下部结构建模系统。
该基于Revit的桥梁下部结构建模系统包括：
创建模块：用于制作桥梁下部结构参数族；创建道路路线、道路纵断面及道路纵断面图，根据里程输出路中心线点坐标及高程数据存储至excel表，并在excel表中创建桥梁下部各结构数据；
自定义节点模块：用于调用excel表中数据建立路中心线空间曲线，将路中心线空间曲线分割后投影形成路中心线平面曲线，在路中心线平面曲线上提取里程点，并根据提取的里程点获取在路中心线空间曲线上对应的里程点，并构建里程自定义节点；
坐标系建立模块：用于调用excel表中桥梁下部各构件的里程数据输入里程自定义节点，输出桥梁下部各构件在路中心线空间曲线上对应的里程点，建立以里程点为原点的三维坐标系；
建模模块：用于根据桥梁下部结构参数族的族参数、对应的三维坐标系及excel表各构件数据建立桥梁下部结构模型。
本发明在另一实施例中公开一种装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中且被配置为有处理器执行的计算机程序；所述处理器与存储器连接，所述处理器执行所述计算机程序时执行如上述任一项所述的基于Revit的桥梁下部结构建模方法步骤。
本发明在另一实施例中公开一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述任一项所述的基于Revit的桥梁下部结构建模方法步骤。
下面对本发明的优点或原理进行说明：
1、本发明通过里程自定义节点，可以按照现在桥梁工程按照里程及相对位置定位的习惯，简单精准的为桥梁下部结构定位，避免靠世界坐标系定位的繁琐坐标计算，提高建模效率，降低出错率。通过对空间曲线的投影及里程点的提取，在即使存在平面自交的情况，也能够实现二维中心曲线里程点的精确定位。
2、桥梁下部结构各构件族的标高参数bi与距离参数ai通过公式建立联系，避免了标高出现负数时尺寸参数无法直接使用的问题，实现各构件族的标高精准控制。
3、通过参数族、excel表及Dynamo节点网络，在excel表提供的数据矩阵中能够自动识别、自动抽取相应数据，进行分组、排序自动完成参数族的赋值，实现桥梁下部结构模型建立的工程。同时，在建立新的桥梁下部结构模型时，无需再次创建已有的参数族和Dynamo节点网络，只需按照新的桥梁更新excel表中的数据即可，大大提高了建模效率。现有的桥梁下部结构建模时间为一周左右，通过该方法建立模型只需两天时间。
附图说明
图1是本发明的桥梁下部结构建模方法的总流程图；
图2为一实施例中制作的桩参数族
图3为一实施例中建立的路中心线空间点位置数据表；
图4为一实施例中建立的桩基础数据表；
图5为一实施例中建立的桥梁下部结构建模图；
图6为另一实施例中建立的桥梁下部结构建模图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1所示，本发明在一实施例中公开一种基于Revit的桥梁下部结构建模方法，包括以下步骤：
S1：制作桥梁下部结构参数族。
在制作桥梁下部结构参数族时，参数族中同一类型相同外观形式的构件设置控制尺寸参数，如直径、长度、角度等，减少参数族的数量。
在设置桥梁下部结构参数族的族标高参数时，包括以下步骤：
在参照平面的参照标高上方建立第二参照平面；设置参数族的族参数为h，设置第二参照平面到各构件标高点的距离为ai，设置数值参数bi作为各构件标高点标高参数。设置参数ai公式为：ai＝h-bi，根据族参数h与数值参数bi的差即可获取ai的数值，数值参数bi可以为负数。在族参数为0时，参数bi就是构件在实际项目中的标高。如图2所示，图2为一实施例中制作的桩参数族。第二参照平面可在参照标高上方距离5000米处建立，第二参照平面与参照标高之间的距离通常大于桥梁项目的最大标高。
S2：创建道路路线、道路纵断面及道路纵断面图，根据里程输出路中心线点坐标及高程数据存储至excel表，并在excel表中创建桥梁下部各结构数据。
在创建道路路线、道路纵断面及纵断面图时，使用civl3D软件创建。桥梁下部结构包括桩基础、承台系梁、墩柱、盖梁等，excel表中上述各结构的数据包括有轴号，以及与轴号对应的里程、同轴结构数量、下部结构族名称、对应族的各参数、各构件的相对坐标、轴线与法线的夹角等。
其中，各构件的相对坐标指以路中心线里程点为原理，以道路路线切线及法向为XY的坐标系。excel表族参数标题名称与族参数名称要保持一致，且通过excel表内数据赋值的族参数不允许使用公式设置。族参数由于构件数量导致无数值时，留空。如图3、图4所示，图3为一实施例中建立的路中心线空间点位置数据表，图4为一实施例中建立的桩基础数据表。
S3：调用excel表中数据建立路中心线空间曲线，将路中心线空间曲线分割后投影形成路中心线平面曲线，在路中心线平面曲线上提取里程点，根据提取的里程点获取在路中心线空间曲线上对应的里程点，并构建里程自定义节点。
在调用excel表中数据时，通过Data.ImportExcel节点提取数据，并利用excel表中的路中心线的中心线点坐标及高程数据通过NurbsCurve.ByPoints建立路中心线空间曲线。
进一步地，在步骤S3中，具体包括以下步骤：
调用excel表中路中心线的中心线点坐标及高程数据建立路中心线空间曲线；
将路中心线空间曲线按照比例分割成两段，并将分割后的路中心线空间曲线根据标高投影至固定平面，形成路中心线平面曲线；
根据布尔值判断分割后的路中心线平面曲线是否需要调节方向，若需要调节，则根据布尔值进行路中心线平面曲线方向的调节；
将分割后的两段路中心线平面曲线长度分别与设置的里程进行对比，并在路中心线平面曲线上提取里程点；
根据从路中心线平面曲线上提取的里程点为起点绘制竖直线，提取竖直线与路中心线空间曲线的交点，则该交点即为对应里程在路中心线空间曲线上的里程点；
根据里程、里程在路中心线空前曲线上对应的里程点构建里程自定义节点。
其中，将分割后的两段路中心线平面曲线长度分别与设置的里程进行对比，并在路中心线平面曲线上提取里程点，包括：
将分割后的两段路中心线平面曲线长度分别与设置的里程进行对比；
若设置的里程小于分割后的第一段路中心线平面曲线长度，则在该分割后的第一段路中心线平面曲线上提取里程点；
若设置的里程大于分割后的路中心线平面曲线长度，则该分割后的第二段路中心线平面曲线上提取里程点。
在一实施例中，可通过SplitByParameter把路中心线空间曲线按照设置的比例分割成两段，然后通过Curve.Project把两段路中心线空间曲线按照设置的标高投影至固定平面形成两段路中心线平面曲线，当路中心线平面曲线分割为两段时会存在两个起点，因此会出现里程不正确的情况。接着按照设置的布尔值调节路中心线平面曲线的方向。然后将两段路中心线平面曲线分别与设置的里程进行对比，判断道路里程是否超过两段路中心线平面曲线的断点，如果设置的里程小于分割后的第一段路中心线平面曲线的长度，则用Curve.PointAtSegmentLength在第一段路中心线平面曲线上提取里程点。如果设置的里程大于第一段路中心线平面曲线长度，即道路里程超过了第一段路中心线平面曲线与第二段路中心线平面曲线的断点，则在第二段路中心线平面曲线上提取里程点。当在第二段路中心线平面曲线上提取里程点时，在第二段路中心线平面曲线上的取点位置＝里程-第一段路中心线平面曲线的长度。
S4：调用excel表中桥梁下部各构件的里程数据输入对应的里程自定义节点，输出桥梁下部各构件在路中心线空间曲线上对应的里程点，建立以里程点为原点的三维坐标系。
在步骤S4中，具体包括：
调用excel表中桥梁下部结构各构件的里程数据输入里程自定义节点，输出里程数据对应在路中心线空间曲线上的里程点；
用Curve.TangentAtParameter、Plane.ByOriginNormalXAxis及Plane.ToCoordinateSystem建立以里程点为原点、路中心线空间曲线的法线平面为XY平面的坐标系；
旋转坐标系，使坐标系的Z轴与世界坐标系的方向一致，实现三维坐标系的建立。
S5：根据桥梁下部结构参数族的族参数、对应的三维坐标系及excel表各构件数据建立桥梁下部结构模型。
在步骤S5中，具体包括：
输入参数族名称，通过List.AllIndicesOf找出符合要求的族所在的位置，根据该位置将excel表中参数族对应的族参数、里程、构件数量、相对坐标及步骤S4中建立的坐标系提取出来。
上述参数提取具体包括：通过data.importexcel读取excel表中各结构数据，并形成多重数列。把数列中标题行与数据行分开，并对数据行进行行列矩阵转换。接着把标题行作为检索对象list，通过List.allindicesof节点查找标题行在list中的位置。例如通过List.allindicesof节点查找“族名称”在list中的位置，通过List.allindicesof节点在经过转换的数据list中，把对应序列号的数据list找出来，就是excel表中标题是“族名称”的列。
根据上述找出的不同族的族名称所在的位置，可以在里程列、各参数列，找出对应族名称的里程号、各类参数，还可以在该族的所有参数中找出excel表中列出的参数。通过矩阵变换，最终形成族list、对应的族参数list及参数名list，通过输入给Element.SetParameterByName节点，完成每个族不同参数族的设置。
根据提取的数据，相对坐标生成点位，再按照每轴一组转换至轴对应的坐标系，通过FamilyInstance.ByPointAndLevel在转换坐标系之后的点位插入构件族。通过list的各编辑节点(矩阵转换、升降维度、查找符合项、分组等功能节点)把族参数组按参数名称一一赋值给插入的族，然后建立桥梁下部结构模型。
如图5、图6所示，图5、图6均为采用该建模方法建立的桥梁下部结构模型图。在图5中通过该方法建立模型能够解决A匝道旋转超过180度、空间曲线投影自交的里程对应问题，能够通过excel数据矩阵自动按照每轴的里程位置、数量、各构件的尺寸参数建模。在桥梁下部结构各数据准备完毕，运行dynamo节点程序即可，无需在REVIT界面逐个放置构件，约35秒，完成上图下部结构建模。
本发明在另一实施例中公开一种基于Revit的桥梁下部结构建模系统。
该基于Revit的桥梁下部结构建模系统包括：
创建模块：用于制作桥梁下部结构参数族；创建道路路线、道路纵断面及道路纵断面图，根据里程输出路中心线点坐标及高程数据存储至excel表，并在excel表中创建桥梁下部各结构数据；
自定义节点模块：用于调用excel表中数据建立路中心线空间曲线，将路中心线空间曲线分割后投影形成路中心线平面曲线，在路中心线平面曲线上提取里程点，根据提取的里程点获取在路中心线空间曲线上对应的里程点，并构建里程自定义节点；
坐标系建立模块：用于调用excel表中桥梁下部各构件的里程数据输入对应的里程自定义节点，输出桥梁下部各构件在路中心线空间曲线上对应的里程点，建立以里程点为原点的三维坐标系；
建模模块：用于根据桥梁下部结构参数族的族参数、对应的三维坐标系及excel表各构件数据建立桥梁下部结构模型。
本发明在另一实施例中公开一种装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中且被配置为有处理器执行的计算机程序；所述处理器与存储器连接，所述处理器执行所述计算机程序时执行如上述所述的基于Revit的桥梁下部结构建模方法步骤。
本发明在另一实施例中公开一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述所述的基于Revit的桥梁下部结构建模方法步骤。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：闪存盘、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取器(randomaccessmemory，RAM)、磁盘或光盘等。
本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或组合，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (10)

1.基于Revit的桥梁下部结构建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：制作桥梁下部结构参数族，参数族中同一类型相同外观形式的构件设置控制尺寸参数；
S2：创建道路路线、道路纵断面及道路纵断面图，根据里程输出路中心线点坐标及高程数据存储至excel表，并在excel表中创建桥梁下部各结构数据；
S3：调用excel表中数据建立路中心线空间曲线，将路中心线空间曲线分割后投影形成路中心线平面曲线，在路中心线平面曲线上提取里程点，根据提取的里程点获取在路中心线空间曲线上对应的里程点，并构建里程自定义节点；
S4：调用excel表中桥梁下部各构件的里程数据输入里程自定义节点，输出桥梁下部各构件在路中心线空间曲线上对应的里程点，建立以里程点为原点的三维坐标系；
S5：根据桥梁下部结构参数族的族参数、对应的三维坐标系及excel表各结构数据建立桥梁下部结构模型。
2.如权利要求1所述的基于Revit的桥梁下部结构建模方法，其特征在于，桥梁下部结构excel表数据包括轴号，以及与轴号对应的里程、同轴结构数量、下部结构族名称、对应族的各参数、各构件的相对坐标、轴线与法线的夹角。
3.如权利要求1所述的基于Revit的桥梁下部结构建模方法，其特征在于，在步骤S1中，在设置桥梁下部结构参数族的族标高参数时，包括以下步骤：
在参照平面的参照标高上方建立第二参照平面；
设置参数族的族参数为h，设置第二参照平面到各构件标高点的距离为ai，设置数值参数bi作为各构件标高点标高参数；
根据族参数h与数值参数bi的差即可获取ai的数值，数值参数bi可以为负数。
4.如权利要求1至3任一项所述的基于Revit的桥梁下部结构建模方法，其特征在于，在步骤S3中，具体包括以下步骤：
调用excel表中路中心线的中心线点坐标及高程数据建立路中心线空间曲线；
将路中心线空间曲线按照比例分割成两段，并将分割后的路中心线空间曲线根据标高投影至固定平面，形成路中心线平面曲线；
根据布尔值判断分割后的路中心线平面曲线是否需要调节方向，若需要调节，则根据布尔值进行路中心线平面曲线方向的调节；
将分割后的两段路中心线平面曲线长度分别与设置的里程进行对比，并在路中心线平面曲线上提取里程点；
根据从路中心线平面曲线上提取的里程点为起点绘制竖直线，提取竖直线与路中心线空间曲线的交点，则该交点即为对应里程在路中心线空间曲线上的里程点；
根据里程、里程在路中心线空间曲线上对应的里程点构建里程自定义节点。
5.如权利要求4所述的基于Revit的桥梁下部结构建模方法，其特征在于，将分割后的两段路中心线平面曲线长度分别与设置的里程进行对比，并在路中心线平面曲线上提取里程点，包括：
将分割后的两段段路中心线平面曲线长度分别与设置的里程进行对比；
若设置的里程小于分割后的第一段路中心线平面曲线长度，则在该分割后的第一段路中心线平面曲线上提取里程点；
若设置的里程大于分割后的第一段路中心线平面曲线长度，则在分割后的第二段路中心线平面曲线上提取里程点。
6.如权利要求4所述的基于Revit的桥梁下部结构建模方法，其特征在于，在步骤S4中，具体包括：
调用excel表中桥梁下部结构各构件的里程数据输入里程自定义节点，输出里程数据对应在中心线空间曲线上的里程点；
建立以里程点为原点、路中心线空间曲线的法线平面为XY平面的坐标系；
旋转坐标系，使坐标系的Z轴与世界坐标系的方向一致，实现三维坐标系的建立。
7.如权利要求6所述的基于Revit的桥梁下部结构建模方法，其特征在于，在步骤S5中，具体包括：
将excel表中参数族对应的族参数、里程、构件数量、相对坐标及步骤S4中建立的三维坐标系提取出来；
根据提取的数据，相对坐标生成点位，将各构件按组转换至对应的坐标系中，并在坐标系的点位中插入构件族；
将族参数赋值给插入的构件族；
建立桥梁下部结构模型。
8.基于Revit的桥梁下部结构建模系统，其特征在于，包括：
创建模块：用于制作桥梁下部结构参数族，参数族中同一类型相同外观形式的构件设置控制尺寸参数；创建道路路线、道路纵断面及道路纵断面图，根据里程输出路中心线点坐标及高程数据存储至excel表，并在excel表中创建桥梁下部各结构数据；
自定义节点模块：用于调用excel表中数据建立路中心线空间曲线，将路中心线空间曲线分割后投影形成路中心线平面曲线，在路中心线平面曲线上提取里程点，并根据提取的里程点获取在路中心线空间曲线上对应的里程点，并构建里程自定义节点；
坐标系建立模块：用于调用excel表中桥梁下部各构件的里程数据输入里程自定义节点，输出桥梁下部各构件在路中心线空间曲线上对应的里程点，建立以里程点为原点的三维坐标系；
建模模块：用于根据桥梁下部结构参数族的族参数、对应的三维坐标系及excel表各构件数据建立桥梁下部结构模型。
9.一种装置，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在存储器中且被配置为有处理器执行的计算机程序；所述处理器与存储器连接，所述处理器执行所述计算机程序时执行如权利要求1至7任一项所述的基于Revit的桥梁下部结构建模方法步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至7任一项所述的基于Revit的桥梁下部结构建模方法步骤。
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