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Catia在波紋鋼腹板組合梁深化設計中的應用


  

項目概況

某項目大橋橫跨山前溝道,所有橋孔均采用30m跨徑,上部結構為14孔30m波紋鋼腹板—混凝土組合簡支梁,橋長427.08m。下部結構為柱式臺、柱式墩、鉆孔樁基礎。


 

 

二、參數化建模

1、該項目的特點

 該項目的成果是需要運用在實際的材料加工以及施工上,而不是單純作為項目展示。因此需要保證建模的精確程度,所出的圖紙必須滿足加工圖以及施工圖的精度要求。那么就需要考慮橋梁的變超高、預拱度的問題。

       結合鋼結構加工的特點,波紋鋼腹板采用以直代曲的形式,而內外弧長度的差異通過波紋鋼腹板的末端直板段進行調整。

       該項目包含的圖紙較多,若手動進行單跨出圖效率比較低,因此應考慮整座橋梁自適應批量化的出圖模式。

2、該項目的路線及復核機制

 橋梁的道路中心線(又稱為骨架線)是建模的基礎,因為模型的所有構件是依附于道路中心線的,道路中心線的準確性將決定整個模型和圖紙的正確性。因此,橋梁的骨架線的創建至關重要,同時還應該準備相應的路線復核機制,保證整條骨架線是符合設計參數的。

        骨架線是平曲線、縱曲線、預拱度的綜合,同時還需要把帶有橫坡和超高變化的路面創建出來作為建模的參考。


 

骨架線


 

超高路面

達索系統擁有自己的編程語言——企業知識語言(EKL),在軟件上可以根據需要編寫相應的腳本,提取出不同里程點對應的設計高程、橫坡值、預拱度。將提取到的數據與設計參數進行對比,確保骨架線的正確性。


 

 

 

 

在該項目中,波紋鋼腹板需要用以直代曲的形式,橋梁內外弧造成的差異通過腹板末端的直板段進行調節。在CATIA軟件中可以定義“用戶特征”,它的作用是可以讓波紋鋼腹板自適應的調節,再結合CATIA的可視化編程功能,批量生成符合要求的波紋鋼腹板。


 

編程界面


 

一跨波紋鋼腹板

將波紋鋼腹板圖紙導出來后,我們可以看到:原先波紋鋼腹板每個周期的長度為1.2m,但是由于以直代曲和內外弧的差異,導出的圖紙中波紋板件的末端會自適應的減小或者增大。該結果得到了業主方的認可。


 

模型中的腹板


 

腹板俯視圖


 

腹板展開圖

三、批量化出圖

因為整座橋梁的圖紙較多,在橫坡不變的情況下,每跨的圖紙大概有50多張,若考慮超高變化的部分橋梁,整座橋的圖紙多達1000張左右,如此龐大數量的圖紙若挨個進行手工出圖是非常繁瑣與不經濟的。借助于CATIA的知識工程模塊不僅可以對橋梁進行批量化的建模,而且還可以批量化的生成大部分圖紙,圖紙中的標注、編號等信息都可以自適應的變化,減少了設計人員的工作,提高了生產效率。


 

整橋模型


 

軟件界面的出圖

四、模型中尺寸的提取

BIM是Building Information Modeling的縮寫,即建筑信息模型,在該模型中包含了該建筑結構的信息。這些信息的是用于指導工程實踐的,這樣才能體現BIM的價值。對于該橋梁而已,需要提取各個板件的尺寸信息,用于板件的采購與加工,最后在現場拼裝成整個橋梁結構。在CAITA軟件中,可以通過編寫相應的程序來提取出需要的尺寸信息。


 

軟件編程界面


 

提取出來的梁段信息

五、成果展示


 

 

 

 

 

 

 

百木科技優勢——高效的BIM建模方案

1. 實時協同設計:對項目進行合理的分工劃分后,每位工程師只需完成各自所負責的部分;道路、橋梁、管道、橋面系分開同時建模,且分工導致更加熟練及精確高效的工作,提升建模效率。

2. 參數化建模:CATIA建模過程中通過特征參數發布,可以很方便地捕獲歷史設計和模板化。橋梁設計的本質其實是構造參數的確定,建立參數驅動的參數化模型有多種好處:

3. 模型調整變得快捷——通過參數調整模型,提高設計效率;

4. 模型可重復利用——橋梁設計不再是大量重復,而是可積累可繼承的過程。

5. 自定義模板:屬于參數化建模的高級運用。一般以參數和骨架作為輸入,定義構件跟輸入之間的幾何邏輯關系,實現批量實例化的目的,從而極大的提高建模效率。

6. 支持復雜曲面設計:對于復雜空間曲面,在傳統二維設計中是難以表達清楚,采用CATIA進行三維設計可以定義多截面曲面,從而準確表達出曲面設計。

7. 骨架驅動模型:骨架可以理解為點、線、面的參數,而這些骨架參數又是以一般參數驅動的,因此能夠實現工程模型的全參化調整。在該功能支持下,可以實現更高效率的橋梁設計。

8. 有限元分析:CATIA中的三維模型導入有限元分析軟件,對BIM模型進行二次利用,省去了在有限元軟件中前處理建模的時間,大大提高了分析效率,同時也保證分析模型與三維模型的一致性。

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