CN116776427A - 一种钢箱梁桥空间曲面板纵向加劲肋bim模型参数化建模方法和系统 - Google Patents
一种钢箱梁桥空间曲面板纵向加劲肋bim模型参数化建模方法和系统 Download PDFInfo
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Abstract
本方案属于桥梁设计建模领域,具体涉及一种钢箱梁桥空间曲面板纵向加劲肋BIM模型参数化建模方法和系统。包括如下步骤:S10:打开TeklaStructure平台的主窗体,通过输入曲面板纵肋组的空间几何排布规则参数,S20:通过将窗体定义库中没有的纵向加劲肋的断面形状放入tekla平台数据库中;S30:获取各个纵向加劲肋与横隔结构零件交点位置坐标库;S40:从窗体输入与纵向加劲肋断面对应的纵向加劲肋开孔形状参数。本方案采用独立窗体应用程序参数输入纵向加劲肋的布置规律和定义断面形状,创建了一种能正向化、参数化和智能化的方法,在TeklaStructure软件平台上快速智能生成钢箱梁桥空间曲面板纵向加劲肋BIM模型,精准确定开孔位置及对与加劲肋相交的零件模型自动开孔。
Description
技术领域
本方案属于桥梁设计建模领域,具体涉及一种钢箱梁桥空间曲面板纵向加劲肋BIM模型参数化建模方法和系统。
背景技术
目前在建筑信息化大趋势下,BIM技术在建筑行业各个领域的应用日趋成熟。然而由于各个专业间的工作重点和结构复杂程度的不同,BIM技术的应用成熟度在各个专业间发展不平衡,比如结构相对简单的管网专业BIM技术的应用相对成熟,结构较为复杂的桥梁和隧道专业的BIM技术应用成熟度较低。另外,在项目工程的生命全周期的不同阶段中的BIM应用涉及到到多种软件平台,通过BIM模型在不同软件平台间的数据传递会产生数据损失,或者在不同软件平台上重复进行数据输入建模。
申请号为CN111475885A的专利公开了一种曲线钢箱梁参数化建模方法和装置,包括响应于用户输入指令,向用户展示标准信息选择界面,其中,标准信息选择界面中包含至少一个桥梁图层选择列表;基于用户对标准信息选择界面包含的至少一个桥梁图层的选择,向用户展示至少一个桥梁图层,其中,桥梁图层至少包含隔板图层、顶板图层、腹板图层、底板图层、加劲肋图层、人孔图层、焊接图层以及竖曲线图层;响应于用户对至少一个桥梁图层编辑的指令,向用户展示参数采集界面;基于用户对参数采集界面的参数输入,响应配置桥梁图层信息。
该方案通过三维BIM模型使材料数量统计及管理标准化、自动化;快速适应变更;异型板件精确形状输出及定位,提高施工精度。但是,由于结构的复杂性、模型精度及出图率的高要求性,BIM技术在钢箱梁桥结构的正向化设计和详图设计方面发展相对落后。TeklaStructure软件平台有着强大的图纸处理系统和工程量统计系统,能通过BIM模型合理提取数据高效率高质量的生成工程图纸和工程量表,是解决BIM技术应用中低出图率问题的理想平台。然而目前在TeklaStructure软件平台上进行复杂钢箱梁桥曲面板纵向加劲肋建模会有如下问题:横隔结构零件与纵肋相交位置有大量的开孔,无法精准确定开孔位置和快速定义复杂形状开孔。
发明内容
本方案提供一种钢箱梁桥空间曲面板纵向加劲肋BIM模型参数化建模方法和系统,可以在TeklaStructure软件平台上轻松的创建钢箱梁桥的空间曲面板加劲肋模型及对横隔结构零件自动开上纵肋孔。
为了达到上述目的,本方案提供一种钢箱梁桥空间曲面板纵向加劲肋BIM模型参数化建模方法,包括如下步骤:
S10: 打开TeklaStructure平台的主窗体,通过输入曲面板纵肋组的空间几何排布规则参数,调用曲面板边线,获取全桥曲面板纵向加劲肋的几何线形数据;
S20: 通过将窗体定义库中没有的纵向加劲肋的断面形状放入TeklaStructure平台数据库中;曲面板纵向加劲肋几何线形数据与断面形状结合生成纵肋BIM模型;
S30: 获取各个纵向加劲肋与横隔结构零件交点位置坐标库;
S40: 从窗体输入与纵向加劲肋断面对应的纵向加劲肋开孔形状参数,由交点坐标和开孔形状参数结合完成全桥横隔结构零件纵向加劲肋开孔操作。
本方案的有益效果:本方案采用独立窗体应用程序参数输入纵向加劲肋的布置规律并定义断面形状,创建了一种能正向化、参数化和智能化的方法,在TeklaStructure软件平台上快速智能生成钢箱梁桥空间曲面板纵向加劲肋BIM模型,创建了钢箱梁桥空间曲面板加劲肋bim模型并能对与之相交的横隔零件智能开孔的方法,并且还可以在TeklaStructure软件平台上轻松的创建复杂多变钢箱梁桥的空间曲面板模型,精准确定开孔位置,并能对与加劲肋相交的零件模型自动开孔。
进一步,所述S10中,当曲面板纵向加劲肋数量多,则空间几何线形定位采用成组定义,一个曲面板可以设置一组或者多组纵向加劲肋组,当全桥需要定义多个组集时,采用dataview控件输入,每行定义一个纵肋组,行数自动增加。
进一步,所述S10中,根据曲面板边线偏移获取纵向加劲肋组创建纵肋边界范围线,在不等宽的纵肋边界范围内通过等距或定距范围内获取附着于曲面板的纵肋组线形。
进一步,所述S10中,等距生成的纵肋组线形在每个断面处的各个纵肋间距相等,纵肋边界范围线的间距宽的位置纵肋间距大,范围线间距窄的位置纵肋间距小,适用于边界范围线小变宽的情况;定距生成的线形都有一个纵肋固定数值间距,在每个断面处从范围线起点到范围线终点以固定间距排布,范围宽的断面纵肋个数多,范围窄的断面纵肋个数少。
进一步,所述S10中,曲面板包括水平曲面板和竖向曲面板,水平曲面板间距控制采用横向水平距离,竖向曲面板间距控制采用竖直距离;纵肋边界范围线的确定分成两步,首先根据曲面板边线进行偏移其中,水平曲面板沿横向水平偏移,竖向曲面板沿竖向偏移,然后经过投影将两边界线投影到曲面板上,水平曲面板竖直投影,竖向曲面板横向水平投影。
进一步,所述S30中,获取纵肋边界范围线后,在两个边界线之间对每对相应关键点组位置进行循环,采用如下算法得到相应位置纵肋组的关键点坐标组;
已知边界线相应关键点坐标Pi1(Xi1, Yi1, Zi1)、Pi2(Xi2, Yi2, Zi2),纵肋个数n,n为等距,输入间距di,di为定距;
建立局部坐标系,Pi1 Pi2与道路中心线交点为坐标原点,道路左右边线平面投影点组成的向量为X轴,Z轴为Z轴,Pi1 Pi2转换后坐标为Pji1 (Xji1, 0, Zji1)、Pji2(Xji2,0, Zji2)
边界关键点计算总间距:
水平曲面板:Di= abs(Xji1- Xji2)
竖向曲面板:Di= abs(Zji1- Zji2)
纵肋间距di=Di/n
n=向下取整(Di/di)
所求纵肋关键点:
与水平板的交点:直线Pji1 Pji2与直线X=Xji1+Di*ii;
与竖向曲面板的交点:直线Pji1 Pji2与直线Z=Zji1+Di*ii;
其中,ii为大于0小于n的自然数。
进一步,所述S30中,获取纵肋与横隔结构零件的交点包括两个步骤,首先判断纵肋折线与横隔结构零件所在平面是否相交,如果相交则获取相应交点坐标,由纵肋的折梁提取纵肋折线关键点列表,由横隔结构零件的多边形板控制点坐标获取相应隔板平面,循环纵肋关键点坐标列表的坐标,由前后两个坐标组成一条线段,判断线段是否与隔板平面相交,如果相交判断相交获取交点是否跳出循环,如果循环结束也没有交点则判断不相交,如果相交需要进一步判断开孔边界是否与横隔结构零件相交,由折线与横隔结构零件所在平面获取的交点和开孔尺寸经几何计算获取横隔结构零件平面内的边界关键点列表,再通过对开孔边界关键点组的每个点在平面前后偏移并连线,获取垂直于平面的开孔边界线段列表;循环线段列表并判断是否与横隔结构零件实体相交,交点个数大于零则判断纵肋与横隔零件需要开孔操作,并取上一步的交点坐标为开孔基点坐标。
进一步,一种钢箱梁桥空间曲面板纵向加劲肋BIM模型参数化建模系统,包括:TeklaStructure软件,所述TeklaStructure软件开发有独立窗体应用程序,所述TeklaStructure软件包括参数输入模块,模型生成模块,位置计算模块;
参数输入模块,通过窗体输入曲面板加劲肋组的定位规律,选择曲面板的边线作为边界基线,定义面内排布规律和相应参数来定义加劲肋组的面内位置,指定加劲肋组的主板来确定加劲肋位置的附着曲面;
模型生成模块,根据窗体输入的参数新定义断面,新定义断面参数通过宏程序自动生成新的断面加入平台断面库,然后程序根据需要调用相应断面应用到纵向加劲肋折梁中,断面和几何位置曲线结合获取曲面板纵向加劲肋BIM模型;
位置计算模块,通过S30求得的每个纵向加劲肋与横隔结构零件的交点坐标,在相应坐标位置处根据不同的纵肋断面调用组件对横隔结构零件进行相应的开孔;主板开孔工具采用自定义组件完成,组件输入开孔主板、开孔形状和开孔位置,执行开孔操作。
附图说明
图1为本发明实施例的方法流程示意图。
图2为本发明实施例的变宽范围内等距布置纵肋组结构示意图。
图3为本发明实施例的变宽范围内定距布置纵肋组结构示意图。
图4为本发明实施例的隔板零件在纵肋通过位置开孔断面模型图。
图5为本发明实施例的纵肋组线形创建使用流程图。
图6为本发明实施例的纵肋组线形创建实现方法平面图。
图7为本发明实施例的纵肋组线形创建实现方法断面图。
图8为本发明实施例的纵肋与横隔零件交点确定流程图。
实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明:
实施例基本如附图1、5-7所示:
一种钢箱梁桥空间曲面板纵向加劲肋BIM模型参数化建模方法,包括如下步骤:
S10: 打开TeklaStructure平台的主窗体,通过输入曲面板纵肋组的空间几何排布规则参数,调用曲面板边线,获取全桥曲面板纵向加劲肋的几何线形数据; 曲面板纵向加劲肋数量多,空间几何线形定位采用成组定义,一个曲面板可以设置一组或者多组纵向加劲肋组,当全桥需要定义多个组集,采用dataview控件输入,每行定义一个纵肋组,行数自动增加。
然后根据曲面板边线偏移获取纵肋组创建边界线,在不等宽的边界范围内通过等距或定距范围内获取附着于曲面板的纵肋组线形。
等距生成的纵肋组线形在每个断面处的各个纵肋间距相等,纵肋边界范围线的间距宽的位置纵肋间距大,范围线间距窄的位置纵肋间距小,适用于边界范围线小变宽的情况;定距生成的线形都有一个纵肋固定数值间距,在每个断面处从范围线起点到范围线终点以固定间距排布,范围宽的断面纵肋个数多,范围窄的断面纵肋个数少。
曲面板包括水平曲面板和竖向曲面板,水平曲面板间距控制采用横向水平距离,竖向曲面板间距控制采用竖直距离;纵肋边界范围线的确定分成两步,首先根据曲面板边线进行偏移其中,水平曲面板沿横向水平偏移,竖向曲面板沿竖向偏移,然后经过投影将两边界线投影到曲面板上,水平曲面板竖直投影,竖向曲面板横向水平投影。
S20: 通过将窗体定义库中没有的纵向加劲肋的断面形状放入tekla平台数据库中;曲面板纵向加劲肋几何线形数据与断面形状结合生成纵肋BIM模型;
S30: 获取各个纵向加劲肋与横隔结构零件交点位置坐标库;
获取纵肋边界范围线后,在两个边界线之间对每对相应关键点组位置进行循环,采用如下算法得到相应位置纵肋组的关键点坐标组;
已知边界线相应关键点坐标Pi1(Xi1, Yi1, Zi1)、Pi2(Xi2, Yi2, Zi2),纵肋个数n,n为等距,输入间距di,di为定距;
建立局部坐标系,Pi1 Pi2与道路中心线交点为坐标原点,道路左右边线平面投
影点组成的向量为X轴,Z轴为Z轴,Pi1 Pi2转换后坐标为Pji1 (Xji1, 0,
Zji1)、Pji2(Xji2, 0, Zji2)
边界关键点计算总间距:
水平曲面板:Di= abs(Xji1- Xji2)
竖向曲面板:Di= abs(Zji1- Zji2)
纵肋间距di=Di/n
n=向下取整(Di/di)
所求纵肋关键点:
与水平板的交点:直线Pji1 Pji2与直线X=Xji1+Di*ii;
与竖向曲面板的交点:直线Pji1 Pji2与直线Z=Zji1+Di*ii;
其中,ii为大于0小于n的自然数。
如附图8所示:
获取纵肋与横隔结构零件的交点包括两个步骤,首先判断纵肋折线与零件所在平面是否相交,如果相交获取相应交点坐标,由纵肋折梁提取纵肋折线关键点列表,由零件多边形板控制点坐标获取相应隔板平面,循环纵肋关键点坐标列表的坐标,由前后两个坐标组成一条线段,判断线段是否与隔板平面相交,如果相交判断相交获取交点是否跳出循环,如果循环结束也没有交点则判断不相交,如果相交需要进一步判断开孔边界是否与零件相交,由折线与零件所在平面获取的交点和开孔尺寸经几何计算获取零件平面内的边界关键点列表,再通过对开孔边界关键点组的每个点在平面前后偏移并连线,获取垂直于平面的开孔边界线段列表;循环线段列表并判断是否与横隔结构零件实体相交,交点个数大于零则判断纵肋与横隔零件需要开孔操作,并取上一步的交点坐标为开孔基点坐标。
如附图2-4所示:
S40: 从窗体输入与纵向加劲肋断面对应的纵向加劲肋开孔形状参数,由交点坐标和开孔形状参数结合完成全桥横隔结构纵向加劲肋开孔操作,曲面板纵向加劲肋组在变宽布置范围内可设置成等距布置和定距离布置,结构断面可以自定义库中没有断面,开孔样式支持任意自定义形状。
一种钢箱梁桥空间曲面板纵向加劲肋BIM模型参数化建模系统,包括:TeklaStructure软件,所述TeklaStructure软件开发有独立窗体应用程序,所述TeklaStructure软件包括参数输入模块,模型生成模块,位置计算模块
参数输入模块,通过窗体输入曲面板加劲肋组的定位规律,选择曲面板的边线作为边界基线,定义面内排布规律和相应参数来定义加劲肋组的面内位置,指定加劲肋组的主板来确定加劲肋位置的附着曲面;
模型生成模块,根据窗体输入的参数新定义断面,新定义断面参数通过宏程序自动生成新的断面加入平台断面库,然后程序根据需要调用相应断面应用到纵向加劲肋折梁中,断面和几何位置曲线结合获取曲面板纵向加劲肋BIM模型;
位置计算模块,通过S30求得的每个纵向加劲肋与隔板的交点坐标,在相应坐标位置处根据不同的纵肋断面调用组件对隔板零件进行相应的开孔;主板开孔工具采用自定义组件完成,组件输入开孔主板、开孔形状和开孔位置,执行开孔操作。
以上所述的仅是本发明的实施例,方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明结构的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些也应该视为本发明的保护范围,这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准,说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (8)
1.一种钢箱梁桥空间曲面板纵向加劲肋BIM模型参数化建模方法,其特征在于:
包括如下步骤:
S10: 打开TeklaStructure平台的主窗体,通过输入曲面板纵肋组的空间几何排布规则参数,调用曲面板边线,获取全桥曲面板纵向加劲肋的几何线形数据;
S20: 通过将窗体定义库中没有的纵向加劲肋的断面形状放入tekla平台数据库中;曲面板纵向加劲肋几何线形数据与断面形状结合生成纵肋BIM模型;
S30: 获取各个纵向加劲肋与横隔结构零件交点位置坐标库;
S40: 从窗体输入与纵向加劲肋断面对应的纵向加劲肋开孔形状参数,由交点坐标和开孔形状参数结合完成全桥横隔结构纵向加劲肋开孔操作。
2.根据权利要求1所述的一种钢箱梁桥空间曲面板纵向加劲肋BIM模型参数化建模方法,其特征在于:所述S10中,曲面板纵向加劲肋数量多,空间几何线形定位采用成组定义,一个曲面板可以设置一组或者多组纵向加劲肋组,当全桥需要定义多个组集,采用dataview控件输入,每行定义一个纵肋组,行数自动增加。
3.根据权利要求2所述的一种钢箱梁桥空间曲面板纵向加劲肋BIM模型参数化建模方法,其特征在于:所述S10中,根据曲面板边线偏移获取纵肋组创建边界线,在不等宽的边界范围内通过等距或定距范围内获取附着于曲面板的纵肋组线形。
4.根据权利要求3所述的一种钢箱梁桥空间曲面板纵向加劲肋BIM模型参数化建模方法,其特征在于:所述S10中,等距生成的纵肋组线形在每个断面处的各个纵肋间距相等,纵肋边界范围线的间距宽的位置纵肋间距大,范围线间距窄的位置纵肋间距小,适用于边界范围线小变宽的情况;定距生成的线形都有一个纵肋固定数值间距,在每个断面处从范围线起点到范围线终点以固定间距排布,范围宽的断面纵肋个数多,范围窄的断面纵肋个数少。
5.根据权利要求4所述的一种钢箱梁桥空间曲面板纵向加劲肋BIM模型参数化建模方法,其特征在于:所述S10中,曲面板包括水平曲面板和竖向曲面板,水平曲面板间距控制采用横向水平距离,竖向曲面板间距控制采用竖直距离;纵肋边界范围线的确定分成两步,首先根据曲面板边线进行偏移其中,水平曲面板沿横向水平偏移,竖向曲面板沿竖向偏移,然后经过投影将两边界线投影到曲面板上,水平曲面板竖直投影,竖向曲面板横向水平投影。
6.根据权利要求1所述的一种钢箱梁桥空间曲面板纵向加劲肋BIM模型参数化建模方法,其特征在于:所述S30中,获取纵肋边界范围线后,在两个边界线之间对每对相应关键点组位置进行循环,采用如下算法得到相应位置纵肋组的关键点坐标组;
已知边界线相应关键点坐标Pi1(Xi1, Yi1, Zi1)、Pi2(Xi2, Yi2, Zi2),纵肋个数n,n为等距,输入间距di,di为定距;
建立局部坐标系,Pi1 Pi2与道路中心线交点为坐标原点,道路左右边线平面投影点组成的向量为X轴,Z轴为Z轴,Pi1 Pi2转换后坐标为Pji1 (Xji1, 0, Zji1)、Pji2(Xji2, 0,Zji2)
边界关键点计算总间距:
水平曲面板:Di= abs(Xji1- Xji2)
竖向曲面板:Di= abs(Zji1- Zji2)
纵肋间距di=Di/n
n=向下取整(Di/di)
所求纵肋关键点:
与水平板的交点:直线Pji1 Pji2与直线X=Xji1+Di*ii;
与竖向曲面板的交点:直线Pji1 Pji2与直线Z=Zji1+Di*ii;
其中,ii为大于0小于n的自然数。
7.根据权利要求6所述的一种钢箱梁桥空间曲面板纵向加劲肋BIM模型参数化建模方法,其特征在于:所述S30中,获取纵肋与横隔结构零件的交点包括两个步骤,首先判断纵肋折线与横隔结构零件所在平面是否相交,如果相交则获取相应交点坐标,由纵肋的折梁提取纵肋折线关键点列表,由横隔结构零件的多边形板控制点坐标获取相应隔板平面,循环纵肋关键点坐标列表的坐标,由前后两个坐标组成一条线段,判断线段是否与隔板平面相交,如果相交判断相交获取交点是否跳出循环,如果循环结束也没有交点则判断不相交,如果相交需要进一步判断开孔边界是否与横隔结构零件相交,由折线与横隔结构零件所在平面获取的交点和开孔尺寸经几何计算获取横隔结构零件平面内的边界关键点列表,再通过对开孔边界关键点组的每个点在平面前后偏移并连线,获取垂直于平面的开孔边界线段列表;循环线段列表并判断是否与横隔结构零件实体相交,交点个数大于零则判断纵肋与横隔零件需要开孔操作,并取上一步的交点坐标为开孔基点坐标。
8.一种钢箱梁桥空间曲面板纵向加劲肋BIM模型参数化建模系统,其特征在于:包括:TeklaStructure软件,所述TeklaStructure软件开发有独立窗体应用程序,所述TeklaStructure软件包括参数输入模块,模型生成模块,位置计算模块;
参数输入模块,通过窗体输入曲面板加劲肋组的定位规律,选择曲面板的边线作为边界基线,定义面内排布规律和相应参数来定义加劲肋组的面内位置,指定加劲肋组的主板来确定加劲肋位置的附着曲面;
模型生成模块,根据窗体输入的参数新定义断面,新定义断面参数通过宏程序自动生成新的断面加入平台断面库,然后程序根据需要调用相应断面应用到纵向加劲肋折梁中,断面和几何位置曲线结合获取曲面板纵向加劲肋BIM模型;
位置计算模块,通过S30求得的每个纵向加劲肋与隔板的交点坐标,在相应坐标位置处根据不同的纵肋断面调用组件对隔板零件进行相应的开孔;主板开孔工具采用自定义组件完成,组件输入开孔主板、开孔形状和开孔位置,执行开孔操作。
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