長安街西延永定河特大橋斜跨現(xiàn)況永定河蓮石湖區(qū)，斜交角度約57°，永定河特大橋主橋采用斜拉組合體系橋，其中主跨為280m，橋梁標準寬度47m。由于大橋與河道斜交，為滿足行洪要求，主塔塔肢根部在順橋向有25m邁步，使主塔形成傾斜不對稱扭轉(zhuǎn)變截面鋼箱形式。
大橋體系在高塔處為塔梁墩固結(jié)，矮塔處為塔梁固結(jié)，且在梁底設(shè)置單向活動支座。索塔采用全鋼結(jié)構(gòu)拱形塔柱，高塔橋面以上高約114m，矮塔橋面以上高約66m。主梁采用分離式變截面鋼箱，中間采用大橫梁連接，橫梁間距3m，中跨主梁為變寬，寬度47～54.9m，邊跨主梁標準寬度為47m。
本橋最大特點之一就是鋼塔超常規(guī)曲板造型，常規(guī)二維設(shè)計方法對本橋設(shè)計基本無法適應(yīng)�；谶@個原因，大橋設(shè)計團隊借助BIM三維設(shè)計技術(shù)，替代傳統(tǒng)的二維設(shè)計方法，為大橋設(shè)計的順利完成打下了堅實的基礎(chǔ)。
永定河特大橋三維模型
系統(tǒng)平臺個性化轉(zhuǎn)變
達索系統(tǒng)涉及土木工程領(lǐng)域的相關(guān)設(shè)計平臺有：項目協(xié)同管理平臺ENOVIA、設(shè)計建模平臺CATIA及Digital Project、建筑性能分析平臺SIMULIA（Abaques）、施工模擬平臺DELMIA、虛擬現(xiàn)實交互平臺3DVIA等幾大類軟件平臺，涵蓋了土建行業(yè)所涉及的項目全壽命周期管理所有相關(guān)內(nèi)容。
參數(shù)化協(xié)同設(shè)計
協(xié)同設(shè)計需要搭建統(tǒng)一的協(xié)同設(shè)計模型構(gòu)架，第一步就需要對項目整體進行拆分，即搭建“設(shè)計骨架”。根據(jù)大橋的特點，主要將其拆分為如下幾個大部件。再在大部件的基礎(chǔ)上，將各個主要部件進一步進行分解，逐步落實到每一個零件上進行設(shè)計。
拆分前的部件可以通過裝配先進行條件關(guān)聯(lián)，則拆解后的零件之間就可以獨立進行設(shè)計，達到協(xié)同設(shè)計的目的。當然也可以先分別進行部件設(shè)計，再后期進行裝配。對于本橋而言，后者的控制難度較大，卻比較適應(yīng)常規(guī)標準化的建模工作。
參數(shù)化設(shè)計是三維設(shè)計軟件的又一個基本特點，也是傳統(tǒng)二維設(shè)計手段的一個基本區(qū)別所在，參數(shù)化設(shè)計的一個突出優(yōu)點就在于設(shè)計調(diào)整時，通過參數(shù)的改變可以很方便地實現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)整。如在設(shè)計過程中根據(jù)需要設(shè)置一些設(shè)計后期可能會出現(xiàn)調(diào)整的參數(shù)，如板厚、加勁肋高度、孔的尺寸等，能極大地降低設(shè)計后期的調(diào)整工作量。
對于大橋的參數(shù)設(shè)置，主要按部件進行分類分別設(shè)置了相關(guān)控制性參數(shù)，如高塔部件參數(shù)就設(shè)置了翼緣板參數(shù)、腹板參數(shù)、鋼錨箱腹板參數(shù)、塔底加強板參數(shù)、錨區(qū)參數(shù)、橫隔板參數(shù)等各種參數(shù)，方便后期調(diào)整，提高了后期設(shè)計修改效率。
“骨架+模板”設(shè)計方法
“骨架”顧名思義是一個項目中的骨骼框架，是一個項目的控制性要素。而“模板”實例化后的特征如同骨骼上的肌肉，能夠隨著骨架的調(diào)整而自適應(yīng)性調(diào)整，達到骨架控制部件特征的目的。
全橋“骨架”示意圖
模板使用
下面簡單介紹幾種大橋項目中應(yīng)用較多的模板形式。
1.POWERCOPY
POWERCOPY即超級副本，其功能與通常的復制功能差不多，是比較簡單的模板功能之一。
超級副本實例化時會在選定的幾何圖形集下新生成一個特征。超級副本實例化后其所有操作流程都會保留，但新生成特征中跟外部相關(guān)的公式關(guān)系式不會被保留。
2.UDF
UDF(User Feature Definition)即“用戶特征定義”，它是一種封裝后的特征，與POWERCOPY不一樣，UDF實例化后，原有流程不會再出現(xiàn)，僅給出實例化后的特征及發(fā)布的參數(shù)等。這種形式的模板在CATIA里使用頻率是比較高的一種，也是比較方便使用的一種模板。UDF可以類似POWERCOPY一樣被實例化，也可以被Catalog收錄后被引用實例化，同樣也可以被PKT或VBS等腳本語言所調(diào)用后實例化。
生成UDF時可以事先在選項“Parameters”中對需要調(diào)整的參數(shù)進行發(fā)布，便于后期調(diào)整，沒有發(fā)布的參數(shù)后期將無法調(diào)整。
實例化UDF時可以產(chǎn)生若干個特征結(jié)果和參數(shù)，實例化后的結(jié)果可以通過預定義好的參數(shù)進行調(diào)整，可以顯示或隱藏，但是不能像POWERCOPY一樣在流程上被編輯修改。
UDF在CATIA中是一種比較靈活的模板，它可以定義不同類型的特征，也可以將不同的特征定義在同一個UDF中，還可以比較方便地被其他程序所調(diào)用。
3.文檔模板
文檔模板與前面幾類模板不一樣，前面幾類模板如POWERCOPY或UDF都是針對特征而言的，而文檔模板是針對文檔部件而言的，它是以零件為單位進行實例化。文檔模板在實例化部件的同時還可以附著二維圖文檔，也就是三維模型與預定義的二維圖同步進行實例化，在一些比較規(guī)則的結(jié)構(gòu)中，可以大大簡化工作量。
除此之外，LOOP循環(huán)、PKT、VBA等均可以創(chuàng)建及調(diào)用模板。
碰撞檢查及曲面優(yōu)化
碰撞檢查是三維設(shè)計軟件具有的一項較為特殊而實用的功能，通過它可以盡可能地消除人為因素引起的沖突問題，減少施工過程中因空間干涉引起的變更，減少返工，節(jié)約工期。
對于本項目而言，通過對比各種曲面成型方式，最后確定選取直紋掃略面作為本項目曲面的主要形成方式。采用直紋掃略面的優(yōu)點主要有如下兩點：
一是對于不規(guī)則空間曲線，直紋掃略形成曲面時能夠使形成后的曲面的高斯曲率較優(yōu)，便于后期加工時曲面展開，同時也便于節(jié)段塊件的成型控制。
二是直紋掃略面的控制條件除了兩條引導曲線（Guide curve)外，還有一條脊線(Spine)作為控制條件。對于比較簡單的直紋掃略面而言，引導曲面間的掃略直線與脊線始終保持垂直關(guān)系,這樣在節(jié)段劃分時，就可以使垂直于脊線的節(jié)段端口四邊始終保持直線，便于后期節(jié)段吊裝時的精度控制。
本橋橋塔造型為傾斜的橢圓形拱圈，由于塔肢在順橋向的“邁步”，同時塔肢由底部的矩形變化到頂部的平行四邊形，使橋塔壁板形成空間扭曲形式，塔柱壁板由壁板邊線及塔柱輔助軸線通過直紋掃略形成。
長安街西延永定河特大橋項目，作為國內(nèi)市政橋梁行業(yè)較早引入三維設(shè)計手段直接進行設(shè)計的工程案例，CATIA設(shè)計平臺很好地適應(yīng)了復雜鋼結(jié)構(gòu)橋梁的設(shè)計工作，特別是對空間曲面及復雜的空間結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計，具有很好的適應(yīng)性。
