基于BIM技术的桥梁工程参数化建模方法及设计系统的研究

摘要

我国是桥梁大国，目前我国公路和铁路桥梁总数超过100万座，每年平均新增2.7万座公路桥梁。在桥梁工程全生命周期内，因信息化程度的不足，各个阶段均会出现信息缺失导致的诸如施工方不能领会设计意图、运营维护成本增加及质量下降等问题。相比于传统的工程项目建设模式，BIM技术贯通于项目的全生命周期，能极大的增强桥梁工程的信息化、智能化，节约建设成本，提高工程质量。　　BIM模型是三维可视化模型和数据的集成体，是BIM技术运用的基础。本文围绕BIM参数化模型的建模方法和设计系统，开展了以下几个方面的研究：　　(1)总结了BIM的基本概念和特征，介绍了主流的BIM软件并选择CATIA作为本研究的核心建模软件，阐述了CATIA软件的设计环境、基础模块、参数化功能和二次开发方式；　　(2)基于CATIA软件和二次开发技术，按照“骨架+模板”的思想，提出了一种桥梁参数化建模方法和相应的技术路线；介绍通过EKL语言创建总体骨架、构件库的方法，并采用CAA二次开发的方式自主研发定制化插件实现构件的批量实例化功能，提高建模效率，简化建模流程；　　(3)在对WPF技术、界面语言XAML和逻辑语言C#介绍和研究的基础上，多角度分析了桥梁参数化设计系统的需求，自主设计并开发桥梁参数化设计系统，辅助用户实现桥梁参数化设计功能，并将设计信息保存至数据库，对优化设计、加强数据管理有一定的积极意义；　　(4)通过双塔双索面组合梁斜拉桥工程实例，实现了全桥BIM模型的参数化快速建模、三维可视化展示以及数字化交付，验证了基于CATIA二次开发的桥梁参数化建模方法和基于WPF技术的桥梁参数化设计系统的可行性以及工程适用性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及研究意义

1.2 BIM技术在国内外的发展现状

1.2.1 国外发展现状

1.2.2 国内发展现状

1.3 BIM技术在桥梁工程中的研究现状

1.4 主要研究内容

第二章 BIM 理论及相关软件的研究基础

2.1 BIM技术概述

2.1.1 BIM的基本概念

2.1.2 BIM的特征

2.2 BIM软件介绍及选择

2.3 CATIA研究与开发的技术基础

2.3.1 CATIA软件概述

2.3.2 CATIA设计环境和基础模块

2.3.3 CATIA参数化设计功能

2.3.4 CATIA二次开发介绍

2.4 本章小结

第三章基于CATIA二次开发的桥梁参数化建模方法

3.1桥梁参数化建模总体思路

3.1.1“骨架+模板”的桥梁建模思想

3.1.2 桥梁参数化建模技术路线

3.2 基于 EKL语言的骨架创建方法

3.3 基于 EKL语言的构件库创建方法

3.3.1 模型细度 LOD

3.3.2 CATIA模板结构

3.3.3 构件模板的创建

3.3.4 基于 Catalog 的构件库创建

3.4 基于 CAA 二次开发的批量实例化功能的实现

3.4.1 CAA开发环境配置

3.4.2 CAA项目的工作空间架构

3.4.3 CAA对象模型处理器的运行机制

3.4.4 批量实例化功能的实现思路

3.4.5 批量实例化功能的实现方法

3.4.6 批量实例化功能的应用案例

3.5 本章小结

第四章基于WPF 技术的桥梁参数化设计系统

4.1 WPF技术概述

4.1.1 WPF 技术简介

4.1.2 WPF 技术界面语言 XAML 介绍

4.1.3 WPF 技术逻辑语言 C#介绍

4.2 桥梁参数化设计系统的设计

4.2.1 系统需求分析

4.2.2 系统的开发环境与技术架构

4.2.3 系统功能设计

4.3 桥梁参数化设计系统的实现

4.3.1 系统主界面

4.3.2 新增构件类型模块的实现

4.3.3 构件设计模块的实现

4.3.4 生成建模文件模块的实现

4.4.4 导入数据库模块的实现

4.4 桥梁参数化设计系统的测试

4.5 本章小结

第五章 工程应用实例

5.1 工程概况

5.2项目实施流程

5.2.1 项目构件分类

5.2.2 全桥骨架线创建

5.2.3 构件模板的创建与构件库的形成

5.2.4 使用桥梁参数化设计系统辅助设计

5.2.5 执行 CATIA批量实例化功能完成快速建模

5.3 BIM模型三维可视化展示

5.4 BIM模型数字化交付

5.4.1 数字化交付流程

5.4.2 BIM数字化交付成果——与 GIS 技术的结合

5.5 本章小结

结论与展望

结论

展望

致谢

参考文献

附录1 桥梁参数化设计系统实现关键代码

攻读硕士期间发表的论文及科研成果

参与的项目