三维桥梁建模关键技术研究

摘 要 在传统的桥梁结构设计中，由于构件本身的约束力和计算机技术的不完善，使得桥梁参数建模过程中经常存在一定的交互性，无法形成直观的桥梁印象，设计完成后不容易进行更改。随着科学技术的快速发展，越来越多的计算机技术应用到桥梁建模过程中，并且取得了一定的成果。本文就主要针对三维桥梁建模关键技术进行简单的探讨。

关键词 桥梁设计 三维建模 桥梁建模

中图分类号：TB21 文献标识码：A

近些年来，随着社会生产的不断进步，桥梁结构也日渐复杂，在桥梁设计中涉及到的知识也日渐广泛。在传统的设计方法指导下，桥梁结构的设计不能完全直观展现，而且在设计质量方面也无法获得有效保障。当前，越来越多的桥梁设计单位开发了关于桥梁结构设计的软件系统，将计算机三维技术与桥梁建模技术进行有效的结合，提高了桥梁设计的有效性。三维桥梁建模技术是桥梁结构设计中应用的一种技术，本文就从截面设计、截面参数化和截面容错、三维建模基本方法、与AUTOCAD的交互操作等几个方面对三维桥梁建模关键技术进行分析。

1截面设计

桥梁构件的形式大多为拉伸形态，所以在桥梁设计时对构件的截面参数表达是一个重要的环节，一方面能够对截面进行统一的容错设计，另一方面可以促进三维图形的精准性。在桥梁结构设计中，一般截面的设计方法有两种，一种是参数化设置，另一种是导入DXF文件。在进行三维建模时，通常可以设计一个专门的截面类，用来对设计参数和三维坐标进行映射，对桥梁设计中常用的截面类型进行分析和分别定位，便可以实现有效的应用。对于实心截面的设计，一般可以直接对坐标点进行设置，通过二维布尔运算的方式来实现多点交叉运算，哪够实现对其中任何一个截面的定义。

2截面参数化和截面容错

在设计软件中反映出来的截面结构，通常是以截面的空间坐标点形式存在的，通过截面的计算，能够在三维空间内形成多个坐标点的互相映射，进而通过参数化的形式表现出来，用户便可以根据设计的实际需要，输入相应的参数，以此实现截面的设计过程。用户在进行截面尺寸参数的输入时可能会由于参数错误而对系统的正常运行产生影响，因此需要对参数的判断给予相应的提示。常见的截面参数错误类型，主要有：①截面上的每条边应当与截面前后接壤的边相交，如果与截面的其他边相交则视为错误；②如果在截面上存有孔洞，则孔不能与截面的外边缘相交，相交则视为错误；③如果截面上的孔以多层嵌套的形式存在，则视为错误；④孔的面积大于截面面积，则视为错误。

3三维建模基本方法

在三维建模操作中，一般有移动、复制、拉伸和渐变几种基本的操作方式，拉伸是其相对较为复杂的一个过程，其主要是针对已经定义好的二维图形进行连接操作。具体的三维建模方法主要有：

（1）直线型拉伸。在三维建模过程中，拉伸是应用相对较多的一种操作方法，其主要是针对直线型实体，因此一般构件的顶部和底部是相同的。这种直线型的拉伸方式操作起来较为简单，只需要在定义好的对象中输入相应的拉伸系数，便可以实现建模。

（2） 曲线形拉伸。在桥梁设计中需要用到曲线形构建，如弯桥的桥面构件、曲线桥拱等，因此在三维建模时就需要通过曲线形拉伸来实现构件的设计。对于曲线形构建的参数设定，要根据曲线方程进行科学的计算，在此基础上根据指定的截面沿着曲线的方向进行拉伸，以此实现曲线形建模。曲线形建模在一定意义上可以理解为多个直线型拉伸的结合，但是与单面拉伸不同的是，曲线形拉伸在输入参数时需要将两个相似的截面作为顶部和底部，实现连接拉伸。曲线形拉伸的效果，与曲线结构的直线划分数量有着密切的关系。

（3）渐变处理。在建模时，根据不用截面的受力需求，在不同的构件结构的截面也往往有着不同的拉伸需求，所以对于直线型构件和曲线形构建，都需要对其截面进行必要的渐变处理，才能保证建模的科学性。

4与AUTOCAD的交互操作

AUTOCAD技术是当前土木工程领域中一种常用的制图工具，在三维桥梁建模的过程中引用AUTOCAD技术，形成与AUTOCAD的交叉口接口，能够实现DXF文件的建立和读取。DXF接口主要是用来对桥梁构建的截面进行绘制，对于一些特殊的结构和内置截面则可以通过AUTOCAD来实现，通过AUTOCAD将截面用计算机设计出来，然后通过该接口导入到三维建模体系中，需要注意的是，从DXF导入的图形属性大多为线形对象，因此需要对其进行转化处理之后，才能在三维建模系统中顺利使用。

5结束语

随着科学技术的快速发展，三维桥梁建模技术也将不断的进步，其在桥梁工程中的广泛应用，能够促进桥梁设计质量的提升，进而促进我国桥梁工程的持续发展。

参考文献

[1] 吴学毅，刘军收.基于参数化设计的三维桥梁模型构建[J].图学学报，2013（02）.

[2] 王华，韩祖杰，王志敏.高速铁路桥梁三维参数化建模方法研究[J].计算机应用与软件，2013（09）.

[3] 黄俊炫，张磊，叶艺.基于CATIA的大型桥梁三维建模方法[J].土木建筑工程信息技术，2012（04）.