BIM案例——铁路桥梁程序的设计与实现

一、项目概述

商业化平台技术成熟、模型渲染美观，特别是在空间几何计算方面的优势非常突出，但同时也存在一些问题：（1）专业性设计功能完全需要二次开发；（2）不掌握核心代码，无法修改其核心用户界面（UI）以及固有的操作模式，为操作带来不便；（3）纯英文的开发接口程序库，为二次开发带来极大困难。

因此，如果仅仅是进行三维仿真建模的话尚且可行，但如果要利用其开发长大桥梁的正向设计功能，将无法绕开上述问题，另外，商业化平台的前期购买以及后期升级维护成本较高。

二、项目概况

如果自主开发桥梁BIM设计程序，因为涉及到空间几何计算、坐标系统、划网建模、3D 渲染、长大场景调度等前沿性技术，在开发难度、开发成本、开发周期方面都有较大风险和阻力。但优势在于掌握核心代码，其设计模式及显示界面均可根据使用者需求量身定制，并且程序升级改造灵活、维护成本低。

本文从OpenGL图形渲染的底层功能着手，自主研发BIM建模平台，介绍一款兼具二维交互设计和三维显示功能的铁路桥梁BIM程序。并从铁路桥梁设计的专业角度出发，在程序的开发思路、设计模式比选，以及在视图显示的关键性技术方面做出探索。

三、程序设计模式

三维桥梁设计程序的特点

（1）在桥梁设计计算方面，需要结合梁缝计算、结构计算等自身的专业性软件，进行协同设计。

（2）在图形类型方面，桥梁工程相对于路基、站场等专业，以及对空间曲面建模方面有更多需求。

（3）在建模方式方面，铁路桥涵设计除了需要建立标准图库来满足标准化结构部件建模以外，桥址范围内的边坡防护、涵洞顺沟等，还需要根据设计参数及三维地形，进行自动化的自适应性建模。

（4）特大型铁路桥梁在国内高速铁路桥梁设计中非常普及，单座桥梁长度突破几百公里以上的情况已形成常态，而桥梁孔跨布置是由精密计算而来，对BIM中任意一处孔跨的更改，都将牵动整座桥数百公里梁跨的重新设计和图形重构。因此，BIM设计程序不仅要求高性能的计算机硬件，对程序数据结构的合理性及算法的高效性也都有较高要求。

四、二维、三维视图并存的设计模式

目前，国内铁路项目采用的主要BIM设计平台，如：revit、bently、达索等，都是在纯三维模式下开展设计，颠覆性地取缔了传统二维设计方法，设计成果也为纯三维铁路模型，仿真程度高；但铁路桥涵因其自身特点，在设计过程中，对里程、高程、净空、梁缝等外部数据，以及梁、墩台、基础的结构尺寸等内部数据的依赖程度很高，纯三维设计模式无法直接将这些数据展现在设计者眼前，设计者若想查看，必须先经过三维成果向二维成果转换或手动调出数据窗口才可以得到上述数据。

因此对于BIM桥梁设计，不宜完全摒弃二维设计方法。BIM铁路桥梁程序开发能够兼备三维理念和传统二维设计方法，同步生成二维设计成果以及进行三维建模展示或成为更加合理的设计模式。