Tek la软件在南宁英华桥钢塔深化设计及制造中的应用

曹 晗 杜伸云

(中铁四局集团钢结构有限公司，合肥230022)

1 工程概况

南宁英华大桥起于邕江西岸风亭路，上跨亭江路，向东跨越邕江后，在流沙半岛接英华路与半岛环线交叉口。主桥跨径为45+410+45=500m，主塔为“羊角编钟”造型，高100m，主梁采用单箱四室扁平流线型全焊钢箱梁，箱梁全宽37.7m，设机动双向六车道(见图1)。

图1 英华桥效果图

2 深化设计

本桥深化设计的主要包含钢箱梁和钢塔的深化设计，其中钢塔的深化设计是本桥的重难点，用传统的二维平面图纸难以表达复杂的空间结构及曲面的展开情况[1]。通过BIM技术建立整桥的三维信息摸(见图2)，以模型为基础进行深化设计并最终输出深化设计图纸，最终解决了复杂空间的结构的深化设计[2]。

图2 钢桥、钢塔部分BIM模型

2.1 钢塔深化设计

1)模型放样

首先，利用CAD软件按照原设计1:1画出钢塔的立面图及主要控制截面的位置和角度(见图3(a))，同时放样各主要控制截面处的平面几何形状(见图3(b))，然后将主要控制截面以立面放样图为基准移动到立面图上对应的空间位置，从而形成钢塔的“骨架线框模型”[8](见图 3(c))。

图3 钢塔放样过程

2)建立BIM模型

将CAD线框模型以参考模型的方式导入Tekla Structure软件，并以此“线模”为基准进行建模:先通过“三角形生成器”命令建立钢塔外壁板，然后通过“多边形板”功能建立隔板、板肋及加劲板等细部零件，建模的过程中输入零构件的编号信息、截面参数、材质等信息[3]，建完一个节段后按此方法依次建立下一节段的模型直至钢塔建完整个钢塔模型(见图4)。

图4 钢塔建模过程

3)模型应用

通过模型输出深化设计图纸，尤其是对于不规则的弧形外壁板，通过软件中的“展开”功能将其展开，提高了深化设计的精度及效率[4];通过BIM模型能快速的查询选定零构件的相关信息，提高了设计人员对结构信息的提取的效率和准确度。

图4 模型在钢塔深化设计中的应用

2.2 钢梁深化设计

主梁采用单箱四室扁平流线型全焊钢箱梁，箱梁中间设置纵隔板，箱梁全宽37.7m，中心高3.5m。结构相对简单，但主要的难点为钢箱梁纵起拱导致钢箱梁梁段之间的接口尺寸复杂多变，其建模工序如下:

根据系统线布置图，通过CAD软件放样钢箱梁的起拱图(见图5)，然后将其导入Tekla软件建立钢箱梁模型[7]，其建模顺序为:横隔板单元→纵隔板单元→底板单元→顶板单元→加劲肋→匹配件。先按水平向依次建立钢箱梁，然后按起拱线将钢箱梁重新排布，并使其与起拱系统线保持一致。最后，调整钢箱梁之间结合部位的形状尺寸保证接口匹配，从而完成后钢箱梁的建模工作[5](见图6)。

图5 英华桥钢箱梁起拱系统线放样

图6 钢箱梁建模过程

3 工厂制造

在工厂制造过程中，充分应用了深化设计阶段建立信息模型:将模型中的零件输出DSTV格式(*＊.nc1，“＊＊”为零件编号)的文件。将数控文件导入SmartNest软件进行排料并输出数控程序代码直接用于数控机床零件切割(见图7)。通过这种方式，大大提高了生产加工的效率及质量，同时降低了工程技术人员的劳动强度，最终完成了复杂构件的工厂加工任务[6](见图8)。

图7 通过模型输出数控程序代码过程

图8 模型与生产过程中的照片对比

4 结语

利用Tekla Structure对本项目进行建模，通过信息模型输出施工所需的各种数据，解决了复杂空间结构的深化设计难点及后期制造、施工中的问题。这种通过将CAD软件与Tekla软件相结合，利用信息共享充分发挥各软件的优势，及充分利用各施工阶段形成数据进行施工的方式，保证了工程建设的质量提，节约了工程的成本，对类似工程的深化设计提供了一定的参考价值。

[1]曹毅.BIM标准的现状及其发展[J].科技创新与应用，2013年29期.

[2]刘献伟，高洪刚，王续胜.施工领域BIM应用价值和实施思路[J].施工技术，2012年22期.

[3]彭鹏.基于详图描述和建筑性能分析的BIM设计流程研究[D].华中科技大学，2010年.

[4]王珺.BIM理念及BIM软件在建设项目中的应用研究[D].西南交通大学，2011年.

[5]周春波.BIM技术在建筑施工中的应用研究[J].青岛理工大学学报，2013年01期.

[6]洪磊.BIM技术在桥梁工程中的应用研究[D].西南交通大学2012年.

[7]《钢结构工程施工验收规范》(GB50205-2001).

[8]《钢结构设计规范》(GB50017-2003).