基于3DEXPERIENCE平台的桥梁工程三维设计案例精选

引言

伴随经济发展，桥梁设计呈现造型越来越奇特，构造越来越复杂，构件越来越繁多的趋势。仅依靠传统二维设计已经独木难支，冲突问题造成的设计往复不仅影响了工期也为后续施工建造埋下了隐患。三维设计技术的出现为桥梁工程行业带来了新的突破。达索系统旗下品牌产品CATIA是一款功能强大的三维CAD设计软件。相比于传统建模软件，借助其参数驱动、模板复用、多专业集成等能力，CATIA具有模型精度高、曲面异形处理能力强、协同设计高效的优势，为桥梁设计奠定基础。同时，达索系统3DEXPERIENCE平台为项目提供了设计仿真一体化环境。作为达索系统中国区合作伙伴，百木科技拥有丰富的桥梁工程行业实践经验。百木科技在钢桥参数化建模、基于模型的工程算量、整体计算、局部计算、施工出图等方面取得了实质性的进展，并通过一些实际案例来验证。让我们来共同学习一下他们的成功经验吧。

案例

(一)、109国道安家庄特大桥正向设计项目

项目难点：

• 桥梁有典型的曲线变化，弦杆截面变宽变高且有折弯；
• 模型空间关系复杂；上下弦杆样式多设计数据变更大。

应用价值：

• 采用BIM技术在设计阶段进行设计建模，参数化的三维建模，大大提升了设计效率，而且在变更时可以得心应用；
• 特意设计的骨架模型，其中基础数据跟MIDAS的梁单元模型是相通的，这样就打通了模型到整体计算的技术路径；
• 大量的节点、锚拉板的计算，ABAQUS直接利用CATIA的数据，在同一个模型中进行局部分析，极大地提升了分析建模的效率；
• 开发了批量出图插件，提升了基于三维设计模型的图纸交付的能力；
• 考虑加工所需的预拱，使得设计模型可以直接被用于加工制造。后期的三维模型的应用，为三维设计找到了应用的价值点；
• 保证了项目整个过程数据传递的统一性，避免了传统翻模因前后数据传递有误导致项目返工，延后等问题，预期节约项目工期至少6个月；
• 保证设计步骤的可追溯性，实现项目的数据化管控，模型与实体保持同步。

太子城“五环”桥项目

项目难点：

主桥索塔设计为椭圆形钢拱塔，造型独特，结构新颖，内外塔采用不同的长短轴直径，塔柱截面尺寸在全高范围内均为变化值，钢塔及加工安装难度大。

应用价值：

• 模板库的建立，积累不同类型的模板，后续建模时出现同类型模型即可直接套用，大幅提升工作效率；
• 参数化快速建模，优化建模过程，提高建模效率；
• 塔底曲面段的建模，解决某著名曲面建模软件无法建模的问题。

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冬奥“五环桥”上部钢结构BIM建模安装模拟动画

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宁波舟山港主通道长白互通桥项目

项目难点：

• 长白互通桥项目的钢箱梁全部由百木科技进行深化设计，完成了从三维建模到详图，再到套料的全过程。该互通桥在设计时，需要克服两大难点：
• C匝道桥平曲线最小半径60m，坡度最大 6%，空间曲面结构比较复杂；
• A匝道第一、第二联及F匝道是变宽箱梁，批量建模及出图难度大。

应用价值：

• 组织能力创新：精英团队负责逻辑与参数化实现，标准数据由大量的工程师输入，解决了先有一个熟练BIM团队才能完成复杂项目的困难，为使用单位提供了团队组织的参考价值；
• 复杂结构的参数化建模：充分利用CATIA的参数化能力，适当加入EKL进行批量建模，实现了在项目工期紧张的情况下的参数化建模能力；
• 实现了参数化的模型，进行批量节段分解，同时考虑了制造的预拱、焊缝变形补偿、工艺余量、嵌补、以直代曲等加工制造的问题；
• 编写EKL脚本，自动拆分零件。对于大量的曲面零件，自动批量展开板件；
• 实现与中铁山桥排料系统、工艺系统对接； 
• 开发出图插件，自动完成数量表与标注，实现了标准化出图与批量出图。

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曲线钢箱梁桥标准化建模通用模板

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结束语

桥梁工程行业数字化技术的应用是一个系统性工程，需要集行业各家之力，结合各专业基础理论、项目协作模式、案例成功经验和本土化需求持续研发，一起向未来。