说到钢结构建模软件,首先想到的就是Tekla,它是目前钢结构厂家使用最广泛的建模工具。根据百度词条:Tekla是芬兰Tekla公司开发的一款钢结构详图设计软件,它先建立三维模型,然后自动生成钢结构详图和各类报告,实现便捷的查看功能。使用Tekla软件可以:
虽然在桥梁项目中应用的实例很多,但 Tekla 软件主要适用于建造钢构件等以直线为主的钢结构(我对 Tekla 的了解仅限于用户文档的深度,如有不当之处欢迎批评指正)。对曲线和曲面的支持不足以及参数化能力的缺乏限制了 Tekla 在桥梁钢结构中的广泛应用。
对于桥梁钢结构,我个人认为最好的选择是达索软件的钢结构模块(STR Module,以下简称STR)。这是一款基于船舶工程开发的建模工具,可以建立任意形状的无厚度的SFD(Structural Functional Design,相当于初始深度,可用于计算模型)模型和有厚度的SDD(Structural Detail Design,相当于施工图深度)模型,还可以定义焊缝类型、焊缝贯穿孔结构、各种开孔及加劲肋、加劲肋端部处理等细部结构,以及段划分和各种报告输出桥梁钢结构细节设计,是一款专业性很强的钢结构建模软件。
达索CATIA钢结构建模流程
SFD模型和SDD模型
STR模块更适合桥梁钢结构的主要原因有:
首先STR擅长处理各类钢板构件(板单元),这与目前大多数钢箱梁桥大量采用正交各向异性板的情况完全一致。虽然目前对螺栓结构的支持不足,但STR对焊接结构的支持更好,在钢板、加劲肋的加工上非常专业,用户可以自定义材料类型、加劲肋截面(Section)、槽口结构、焊缝形式、人孔结构、节段划分;同时可以根据需要导出报告和二维图纸。
桥梁建模流程(适用于改造)
其次,在桥梁行业中,受横纵曲线、横坡的影响,理想的平板非常少见,即使是直桥,受纵坡的影响,顶板、底板、腹板等板都是弯曲的。而且钢结构桥梁多用于大跨度、曲线段等场合,实际结构非常复杂。因此对曲线曲面的支持成为桥梁钢结构软件的必备条件。借助达索强大的曲线曲面建模能力,STR可以处理复杂的船体结构,自然适应桥梁工程中的任何情况。相较之下,Tekla在这方面的处理能力就相形见绌了。
STR 支持曲线和曲面
桥梁钢结构
此外,达索软件参数化能力强大,对于结构尺寸变化的适应性很强。当方案发生变化时,只需要调整相应的参数值,就能快速实现结构尺寸的变化。而Tekla软件缺乏参数化建模能力,因此在结构尺寸变化面前显得束手无策。
最后,达索软件拥有强大的模板实例化功能,这是达索软件实现快速建模的有效技术手段,可以用于隔膜的快速建模。不过个人认为,虽然概念清晰,思路明确,但模板实例化技术只适用于模具重塑阶段。在正向设计阶段,由于不能一次性获得设计数据,模板实例化的效率会大大降低。
隔膜建模
其他方面,达索软件对知识工程的支持可以让用户把行业规则、专业经验与建模有机结合起来,这将大大提高建模的效率和专业性,但目前还没有深入的应用。
另外要指出的是桥梁钢结构细节设计,STR虽然是一款适合桥梁钢结构建模的软件,但由于该模块是基于船舶工程开发的工具,其建模思路深受船舶行业影响,应用于桥梁结构时,仍存在诸多不便,需要根据桥梁行业特点进行定制化、二次开发,才能真正提高建模效率。同时,STR只能是一款建模软件,并不是适合桥梁结构的三维设计软件,同样需要通过二次开发进行改造。
从船舶建模软件到桥梁建模软件,再到桥梁三维设计软件,二次开发都是必不可少的,这个话题以后再谈吧。
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