論三維軟件在鋼結構產品制作中的應用

駱　強

摘 要：應用三維軟件solidworks對鋼結構產品中箱型斜撐與拱肋的相貫線進行放樣繪制。

關鍵詞：應用；三維軟件；鋼結構

章江大橋主橋為三跨飛燕式異型拱橋，分成拱肋(主拱、穩定拱)和鋼箱梁。主跨拱肋由通過鋼錨板相互連接的三根鋼管組成。三根鋼管線型均為二次拋物線，一根外徑1.8m的主拱位于豎直平面內，計算跨徑158m，矢跨比1/4.75；兩根外徑1.2m的穩定拱平面由豎直平面向兩側旋轉21.8°而成，穩定拱計算跨徑120m，拱肋平面內的矢高為28m。其結構見下圖：

拱肋上比較復雜的結構有：連接兩個穩定拱的橫撐和連接穩定拱與主拱的斜撐以及主拱肋上為連接錨桿所開的孔洞。以solidworks對箱型斜撐放樣為例對三維軟件的應用進行說明。

斜撐與拱肋相貫處尺寸為300X500X16X16、350X550X16X16不等，截面尺寸較大，穩定拱與主拱弦桿中心線的不共面對箱型梁蓋、腹板與主拱、穩定拱相貫造成的影響較大，可以采用以下方法對斜撐進行放樣。

1 建立曲線模型：

(1)在CAD中根據設計圖紙給出的拱肋弦桿坐標點以及工藝拱度值畫出穩定拱與主拱中心線線形曲線。

(2)選取前視基準面作為主拱中心線平面，以穩定拱與主拱交點連成的直線作為旋轉軸線向兩側各旋轉21.8°確定穩定拱平面。

(3)將畫好的各拱中心曲線分別導入各個平面內，如圖所示：

(4)根據設計圖中斜撐桿尺寸位置確定出斜撐桿在主拱肋及穩定拱中心線上的交點。連接兩交點從而確定斜撐的三維曲面模型。

以離支座位置較近的第一根斜撐桿為例對三維軟件放樣進行說明：

2 總圖放樣

(1)利用參考幾何體中的基準面命令分別確定一個與主拱肋、穩定拱中心垂直并過其端點的平面，在各個平面上分別畫出主拱肋、穩定拱外徑圓弧。

(2)利用特征命令中的掃描命令，掃描出主拱肋與穩定拱外徑輪廓，如圖。

(3)以斜撐桿中心線為基準沿垂直于鋼橋縱向方向拉伸曲面，用延伸曲面命令使曲面與主拱肋、穩定拱相交，如下圖：

(4)點選曲線命令中的分割線命令，分割類型選取交叉點，分割基準面選用拉伸曲面，被分割面選取主拱肋和穩定拱，確定后使用草圖命令中的轉換為實體引用命令將分割線轉換到拉伸曲面上生成截面草圖，點擊標準視圖中的正視于命令正視于草圖，隱藏其他圖形。

(5)新建工程圖，點擊模型視圖命令，選取所繪制的零件圖，點擊往下，選取當前模型視圖將草圖投影成工程圖，另存為DWG格式文件，如下圖，完成對總圖的放樣。

3 零件放樣

(1)利用參考幾何體中的基準面命令分別確定一個與主拱肋、穩定拱中心垂直并過其端點的平面，在各個平面上分別畫出主拱肋、穩定拱外徑圓弧。

(2)利用曲面中的掃描曲面命令，掃描出主拱肋與穩定拱外徑曲面。如圖：

(3)選用參考幾何體中基準面工具做一垂直于斜撐桿中心線并過其端點的平面，在此平面上畫出箱型內截面尺寸草圖。

(4)使用拉伸凸臺命令拉伸斜撐桿至中心線另一端。

(5)利用特征命令中的使用曲面切除命令將構件伸入曲面部分切除，切除后隱藏各弦桿外徑曲面、基準面以及草圖，得出斜撐桿零件圖，見下圖：

(6)新建工程圖，將各面依次進行投影后，另存為DWG文件。

由于放樣是采用箱梁內截面進行，在CAD中將兩腹板各延伸一板厚長度，得到各腹、蓋板實樣，見下圖(各蓋、腹板拼裝展開圖)：

采用SolidWorks放樣雖然仍較麻煩，但較CAD二維放樣效率有了很大的提高。

參考文獻

[1]SolidWorks公司.SolidWorks 高級教程-高級曲面[M].機械工業出版社，2007-7-1.

[3]SolidWorks公司.Solid Works鈑金和焊接[M].機械工業出版社，2005-4-1.

“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文”