论三维软件在钢结构产品制作中的应用

骆　强

摘 要：应用三维软件solidworks对钢结构产品中箱型斜撑与拱肋的相贯线进行放样绘制。

关键词：应用；三维软件；钢结构

章江大桥主桥为三跨飞燕式异型拱桥，分成拱肋(主拱、稳定拱)和钢箱梁。主跨拱肋由通过钢锚板相互连接的三根钢管组成。三根钢管线型均为二次抛物线，一根外径1.8m的主拱位于竖直平面内，计算跨径158m，矢跨比1/4.75；两根外径1.2m的稳定拱平面由竖直平面向两侧旋转21.8°而成，稳定拱计算跨径120m，拱肋平面内的矢高为28m。其结构见下图：

拱肋上比较复杂的结构有：连接两个稳定拱的横撑和连接稳定拱与主拱的斜撑以及主拱肋上为连接锚杆所开的孔洞。以solidworks对箱型斜撑放样为例对三维软件的应用进行说明。

斜撑与拱肋相贯处尺寸为300X500X16X16、350X550X16X16不等，截面尺寸较大，稳定拱与主拱弦杆中心线的不共面对箱型梁盖、腹板与主拱、稳定拱相贯造成的影响较大，可以采用以下方法对斜撑进行放样。

1 建立曲线模型：

(1)在CAD中根据设计图纸给出的拱肋弦杆坐标点以及工艺拱度值画出稳定拱与主拱中心线线形曲线。

(2)选取前视基准面作为主拱中心线平面，以稳定拱与主拱交点连成的直线作为旋转轴线向两侧各旋转21.8°确定稳定拱平面。

(3)将画好的各拱中心曲线分别导入各个平面内，如图所示：

(4)根据设计图中斜撑杆尺寸位置确定出斜撑杆在主拱肋及稳定拱中心线上的交点。连接两交点从而确定斜撑的三维曲面模型。

以离支座位置较近的第一根斜撑杆为例对三维软件放样进行说明：

2 总图放样

(1)利用参考几何体中的基准面命令分别确定一个与主拱肋、稳定拱中心垂直并过其端点的平面，在各个平面上分别画出主拱肋、稳定拱外径圆弧。

(2)利用特征命令中的扫描命令，扫描出主拱肋与稳定拱外径轮廓，如图。

(3)以斜撑杆中心线为基准沿垂直于钢桥纵向方向拉伸曲面，用延伸曲面命令使曲面与主拱肋、稳定拱相交，如下图：

(4)点选曲线命令中的分割线命令，分割类型选取交叉点，分割基准面选用拉伸曲面，被分割面选取主拱肋和稳定拱，确定后使用草图命令中的转换为实体引用命令将分割线转换到拉伸曲面上生成截面草图，点击标准视图中的正视于命令正视于草图，隐藏其他图形。

(5)新建工程图，点击模型视图命令，选取所绘制的零件图，点击往下，选取当前模型视图将草图投影成工程图，另存为DWG格式文件，如下图，完成对总图的放样。

3 零件放样

(1)利用参考几何体中的基准面命令分别确定一个与主拱肋、稳定拱中心垂直并过其端点的平面，在各个平面上分别画出主拱肋、稳定拱外径圆弧。

(2)利用曲面中的扫描曲面命令，扫描出主拱肋与稳定拱外径曲面。如图：

(3)选用参考几何体中基准面工具做一垂直于斜撑杆中心线并过其端点的平面，在此平面上画出箱型内截面尺寸草图。

(4)使用拉伸凸台命令拉伸斜撑杆至中心线另一端。

(5)利用特征命令中的使用曲面切除命令将构件伸入曲面部分切除，切除后隐藏各弦杆外径曲面、基准面以及草图，得出斜撑杆零件图，见下图：

(6)新建工程图，将各面依次进行投影后，另存为DWG文件。

由于放样是采用箱梁内截面进行，在CAD中将两腹板各延伸一板厚长度，得到各腹、盖板实样，见下图(各盖、腹板拼装展开图)：

采用SolidWorks放样虽然仍较麻烦，但较CAD二维放样效率有了很大的提高。

参考文献

[1]SolidWorks公司.SolidWorks 高级教程-高级曲面[M].机械工业出版社，2007-7-1.

[3]SolidWorks公司.Solid Works钣金和焊接[M].机械工业出版社，2005-4-1.

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