第一届 midas CIM 设计大赛 金奖

沉香大桥

—— 广东省建筑设计研究有限公司(胡智敏、李萌、宁鑫淼)

1、项目概况

桥梁顺桥向与水流轨迹线方向交角约80°。平面位于R=1200m平曲线上,结合景观平台和道路平面线形,采用曲桥正做;

主桥采用下承式大内倾角,拱肋为提篮形式,拱肋向内倾24.684°,钢箱系杆拱桥主桥计算跨径210m,矢高52m,矢跨比1/4.04,拱轴线线型为二次抛物线;主桥按双向八车道设计,拱脚处桥面全宽54.5m,跨中64.6m,挑臂最大长度5m,曲线过度变化。

2、   模型设计过程

2.1 设计思路和模型组成

本项目的建模过程不仅运用了族库拼装、路线自适应等软件基础逻辑,还在一些细部构造的部分,多角度巧妙的使用了软件设计和实体的功能,实现了一个完成度非常高的整体模型。

2.1 整桥建模流程图

2.2 模型组成拆解图

2.2 设计特点与建模过程

1) 主线桥设计 本桥路线信息平面位于半径R=1200m平曲线上,竖曲线(R=8768m)对称布置,纵坡2.2%;

主拱和系梁设计采用以直代曲,横坡为0%;

车行道设计采用平曲线设计,设有2%横坡;

人行道设置变宽度挑臂作为观光平台,横坡为0%。

2.2.1 “弯桥直做”设计特点示意图

2.2.2 主梁横坡示意图

基于本项目的自身特点,整体建模采用双路线进行建模,通过建立不同装配族分别赋予不同路线; 主拱和系梁设计采用以直代曲,横坡为0%;(采用结构中心线);车行道设计采用平曲线设计,设有2%横坡;(采用道路中心线);人行道设置变宽度挑臂作为观光平台,横坡为0%。(采用结构中心线)

2.2.3 “双路线”示意图

2)主梁系梁、挑臂设计

2.2.4 系梁、挑臂建模示意图

3)主拱设计

2.2.5 主拱建模示意图

4)下部结构设计

2.2.6下部结构建模示意图

2.3 设计功能的运用

1)构件、截面参数化

1)由于拱高变化,拱肋分段线族采用了截面参数化的功能,通过调整线族中的参数可以轻易完成拱高的变化;同理,系梁的截面也采用了截面参数化功能,由于拱肋内倾角还存在设计优化的空间,所以也设置了一个内倾角的参数,可以实时调整系梁的尺寸。

2.3.1 截面参数化示意图

在过渡墩点族中,也运用到了构建参数化,通过参数来控制过渡墩各项构件的高度信息

2.3.2 构建参数化示意图

2)加劲肋、过焊孔

使用加劲肋功能快速对拱肋和系梁等钢构件进行细部构造设计,通过仅对参数的输入对整体的加劲肋进行设计与建模,最后用加劲肋开槽功能,对劲板进行开槽。

2.3.3 加劲肋、过焊孔参数编辑示意图

3)拱肋隔板、主梁横梁等实体编辑

通过点线族完成整体结构的搭建,再通过设计功能完成细部构造设计后;还有一些结合段以及特殊设计部分需要使用布尔运算、面贴和、切割等实体功能完成进一步的建模设计,使设计师对细部特点的把控用三维模型的形态来表达。

2.3.4 实体编辑功能使用展示

除此之外,还有很多诸如,变宽挑臂、吊杆、拱肋隔板碰切割等具备项目特点的详细设计均体现了设计师用“模型反馈设计”的理念,也是将软件的基本功能实际运用至整体建模设计中。根据设计师的使用心得和习惯,也总结出了去多创新且特殊的使用方法和建模错误的避免,也让工程师更好的去接受三维设计的概念。

3.信息模型的交互设计

3.1 midas CIM与midas Civil的交互设计

midas CIM导出midas Civil杆系分析模型时,结构分析所需要的截面、材料、边界条件等信息都可以完整传递。

midas CIM导出midas Civil杆系分析模型时,结构分析所需要的截面、材料、边界条件等信息都midas CIM模型有所修改时,刷新一下信息,即可实现midas civil模型的联动更新,且在midas Civil中添加的荷载、边界、施工阶段等信息会保存下来,不需要重新添加。“

3.1.1 实体模型转分析模型示意图

对于模型中单个构件与多个构件的节点连接,也可以在CIM中快速的完成,不需要逐个进行节点连接,更高效的完成设计模型前处理

3.1.2 “点到单元”连接添加示意图

对于个别实体创建的构件,如下部结构,可以通过对实体构件添加分析线,指定某一空间线作为杆系单元的轴线,程序将会自动沿轴线法向提取截面信息,使复杂的实体模型可转换为杆系分析模型。

3.1.3 “分析线”应用场景示意图

3.2 midas CIM与midas FEA的交互设计

CIM提供 Parasolid文件的双向数据接口,对于拱脚、拉索锚固区等局部受力复杂的区域,可先由midas CIM导出Parasolid文件,再将Parasolid文件导入实体仿真软件midas FEA NX,从而避免二次建模的问题。

3.2.1 实体分析应用场景示意图

3.3 midas CIM与midas Drafter的交互设计

CIM中的模型,并不是只着眼于三维模型的表达,还可以通过Drafter进行传统图纸表达;通过指定剖切平面,或展开路径等,软件能够自动获取剖切位置,或路径剖切的二维图像;并且在针对一些二维表达勉强或不清晰的结合段,采用指定视角截成图像,快速生成3D透视图,通过索引、大样的表达为图纸表达增添直观且准确的效果。

并且和分析实时交互相同,Drafter中的图像信息同样也和CIM中的模型实时联动,模型发生变更,图纸刷新后也会一应进行变更。

3.3.1 Drafter图纸交互