弹性支承块式无砟轨道BIM建模方法

    一、弹性支承块式无砟轨道的结构

    弹性支承块式无砟轨道最早由英国设计和使用，是将两排独立、对称的下设弹性垫层并且周边包裹橡胶套靴的混凝土支承块，在调整好高低和水平距离后，就地灌注道床混凝土而形成的轨道结构形式。

    隧道内弹性支承块式无砟轨道结构断面

    在Revit中“族”是建模的基础，如果把模型创建比作是“搭积木”，那么“族”就是这一个个的“积木”。针对弹性支承块式无砟轨道组成结构的特点，应用不同的方法和族模板，创建弹性支承块式无砟轨道的族库。

    二、道床板族的创建

    弹性支承块式无砟轨道的道床为现浇混凝土板，其表面应设置排水坡，由于浇筑前预埋了弹性支承块，会形成与支承块尺寸相适应的孔槽。利用Revit公制基础族样板文件创建道床板族，效果图如图所示。

    道床板族模型

    为了使道床板能适应不同的尺寸和样式的需求，在创建的过程中对一些尺寸赋予其对应的参数，这样在设计过程中我们就可以通过修改参数值来设计出想要的道床板样式。除此之外，还可以赋予其一些分析和标识数据，如体积、成本、生产商等信息，以方便后续统计工程量、成本估算及产品信息查阅等功能的实现。

    参数类型为“共享参数”的参数，可以由多个族共同使用，同时还可以作为一个条目出现在明细表中。弹性支承块式无砟轨道的道床板孔槽的尺寸是与加载在其内部的支承块的寸相关联的，本文通过将道床板的孔槽尺寸和支承块的尺寸设置成“共享参数”来实现两者间尺寸的关联。为了实现后期工程量的统计，本文还将“体积”参数设置为“共享参数”。道床板族的参数信息如下。

    三、套靴式弹性支承块族的创建

    套靴式弹性支承块由三部分构成：混凝土支承块、橡胶套靴和块下橡胶垫板。混凝土支承块的上部有一个帽状结构，可以防止水和尘土进入到套靴与支承块的缝隙，以延长弹性支承块的使用寿命。另外，给混凝土支承块的短侧面设置适当地坡度，能有效地减小支撑块的横向位移。加设橡胶套靴是为了缓减列车的横向冲击，因而套靴横向的四个面应设置沟槽，而底部主要起隔离作用不设沟槽，套靴的厚度均为7mm。为达到刚度的要求，在支承块下还需加设上下表面均设置沟槽的12mm厚微孔橡胶垫板。

    在Revit中套靴式弹性支承块族是以一个嵌套族的形式创建的。所谓的嵌套族，是指将多个简单的族嵌套组合在一起形成一个复杂的族构件。混凝土支承块、橡胶套靴和块下微孔橡胶垫板三部分的尺寸相互关联，故在分别创建的过程中可以基于一个相同的参数体系来创建。以混凝土支撑块为例，其尺寸标注参数的创建如图所示。

    支承块族尺寸参数创建

    在设置参数时将参数“长度”、“宽度”、“高度”设置为共享参数，以便与道床板设置的孔槽尺寸相协调。此外，在创建嵌套族时务必勾选“共享”选项，这样当嵌套族被载入到项目后，各被嵌套进去部分的可见性属性就是独立的。比如在套靴式弹性支承块中，混凝土支承块和套靴是两个不同类别的族，如果载入嵌套族时没有点“共享”选项，那么当隐藏混凝土支承块所属的类别时，套靴也将被隐藏。总之，“共享”选项能使嵌套族各自族类别的独立属性得到保留，使其以各自的类别出现在项目浏览器中以及分别进行数量的统计。

    混凝土支承块族

    橡胶套靴族

    弹性支承块嵌套族

    四、钢轨族的创建

    钢轨是轨道结构的重要部件，是与线路中心线平行布置的，因此，创建钢轨族模型时要考虑到随线型的变化问题。通过以上分析，采用自适应族的形式来创建钢轨构件模型。将自适应族模板中自适应点连接而成的线来作为钢轨的线形，在加载钢轨族的过程中自适应点是随线路中心线的线形变化而变化的，从而创建的自适应钢轨族就可以满足随线路变化而变化的功能。

    1、打开自适应公制常规模型族模板    2、创建一系列自适应点，并由自适应点生成模型线

    3、创建钢轨轮廓，并添加控制参数

    4、选取轮廓与模型线，生成钢轨模型

    5、添加钢轨属性信息

    具体如下：

    （1）创建自适应点并生成模型线。因为要创建的族模型是自适应构件族，所以创建自适应点的时候可以随意放置，为了方便绘制钢轨轮廓，可以按直线来放置。由于沿线路中心线加载钢轨族实例时，会将钢轨族中的自适应点附着到一条与线路中心线平行的模型线上，因此，创建的自适应点越多，钢轨中心线越接近于线路中心线，自适应点的数目视需求与计算机的硬件条件而定。

    （2）绘制钢轨断面轮廓。选取其中任意一个自适应点，设置其垂直于模型线的参考面为工作平面。根据钢轨断面结构绘制钢轨的断面轮廓。

    （3）同时选择由自适应点生成的模型线以及钢轨轮廓生成钢轨族模型，并为钢轨模型添加属性信息。

    钢轨自适应族模型

    添加钢轨属性信息

    （4）钢轨自适应族创建完成后，通过控制自适应点的位置即可实现钢轨的形态的控制。

    钢轨族线形随自适应点变化

    五、扣件系统族的创建

    根据目前国内铁路应用的扣件结构及技术性能，共有三种成熟的扣件形式可供选择：弹条VII型扣件系统、WJ-12型扣件系统、弹条VI型扣件。其中，弹条VII型扣件系统应用于60kg/m或75kg/m钢轨弹性支承块式无砟轨道；WJ-12型扣件系统应用于60kg/m或75kg/m钢轨双块式或长枕埋入式无砟轨道；弹条VI型扣件系统应用于75kg/m钢轨有砟轨道。

    本文选取弹条VII型扣件系统作为铁路隧道内铺设弹性支承块式无砟轨道的扣件类型。弹条VII型扣件系统由T型螺栓、弹条、轨距挡板、轨距块、预埋铁座、轨下调高垫板等组成。各组成部分族模型均已公制体量模板进行创建，创建的族模型如图所示。

    T型螺栓

    弹条

    轨距挡块

    轨距块

    预埋铁座

    轨下调高垫板

    弹条Ⅶ型扣件系统模型

    六、模型组装

    轨道线路的长度往往几十公里甚至成百上千公里，而且轨道结构形式也是不断变化的，若要一次完成整条线路轨道结构模型的组装是不太现实的。将线路根据轨道结构形式按里程划分为不同的区间，然后按里程逐一加载各区间的轨道结构，完成模型组装。

    要实现轨道结构按里程沿线路加载，首先用Civil3D创建线路信息，然后将线路信息导入Revit中，再根据里程加载区间，确定要加载的族模型及加载方式，最后完成加载。

    直线段模型组装

    直线段道床板模型配筋

    曲线段模型组装

    来源：掌上BIM平台

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