基于 solidwoks 桥梁三维参数化建模

张国学1 ，赵冬梅1，王季凯 1 ，王少波 1 ，刘庆兵 2

摘要：依托SolidWorks、CAD、Excel软件平台，根据桥梁的平面参数、纵面参数、预拱、纵坡、横坡、横隔板、横肋参数，将桥梁的三维设计中心线（空间曲线）、横隔板、横肋等重要断面数据参数化。利用SolidWorks曲面建模、实体转化建立顶底腹模型；设计表批量建模建立横隔板横肋模型；对三维实体进行组装，实现桥梁结构三维实体参数建模。

关键词： 空间曲线 SolidWorks 参数化

0引言

钢桥在桥梁建设中应用越来越广泛。建设中常因地理环境复杂，对钢桥施工的精准度要求越来越高，通常采用了bim三维建模的方式更精准的放样钢箱桥，但空间曲线变化大时不能满足快速修复模型。本文参数化建模就解决了不能快速修复模型的问题。建模初期我们首先应将设计院提供的二维平面曲线，纵坡，竖曲线，预拱等参数组合成空间曲线（桥梁空间设计中心线）参数；然后利用SolidWorks软件生成桥梁空间设计中心线顶底腹模型；其次利用SolidWorks设计表批量建模横隔、横肋；最总将顶底腹模型与横隔板、横肋模型进行装配，从而实现桥梁的整体建模.

1顶、底、腹曲面建立

1.1提取桥梁三维空间曲线参数

根据设计院提供的CAD图纸，在平面曲线上提取出桥梁三维空间参数（X，Y）值；根据设计文件提供的纵坡参数、预拱参数提取出桥梁三维空间参数（X，Z）值.合并以上两组参数得到桥梁三维空间参数（X，Y，Z）值

基于SolidWorks曲线命令建立出桥梁三维空间曲线.

用参数化绘制三维空间曲线，当因设计变三维曲线有变化时，采用此种方式便可以快速便捷的修改三维空间曲线。

图1三维空间曲线参数

图2三维空间曲线

1.2参数化建立顶、底、腹截面

a.将设计院提供的平面图直接插入到SolidWorks中，利用平面布置图建立横隔，横肋基准面。

b
.统计出每个横隔横肋位置的顶底腹截面的参数，如桥面宽度，底板宽度，横坡，以及梁高等参数.

图
3桥梁参数表

c.绘制出一个基准截面，利用SolidWorks设计表引入b表格中所需要的的参数来控制各个截面的，面板宽度，腹板位置以及横坡横梁高等变化参数，制作出每个横隔、横肋的顶底腹截面图.

图4顶底腹截面

1.3放样顶、底、腹曲面

根据已有横隔板基准面，插入1.2参数建立的对应顶底腹截面，利用放样工具一次性放样出顶底腹曲面.对模型进行加厚完成实体建模.

图5顶底腹曲面模型

2参数化建立横隔板、横肋模型

2.1参数化建立横隔板模型

1. 绘制基准草图，根据隔板特性利用拉伸、拉伸切除等命令建立横隔板基础模型。

2. 利用SolidWorks设计表命令制作系列件，以Excel表格参数化驱动横隔板中的变量（模型中洋红色尺寸均为被驱动尺寸），生成不同配置的横隔板（道路宽度，梁高，横坡等）.

图6横隔板基准草图

图
7系列件驱动表格

图8不同配置显示状态

横肋模型建模方式同横隔板模型。

3模型的装配

2.1顶底腹与横隔板、横肋模型的装配

新建装配体模型，插入顶底腹模型，插入横隔板模型，设置配合关系将横隔板模型组装在顶底腹模型上。配合时可利用顶底腹控制面断面图和横隔板模型草图中腹板（顶板、顶板）线重合，顶底腹模型的桥梁空间中心与横隔板模型处桥梁中新点穿透（或重合），顶底腹模型中顶底腹横隔板基准面与横隔板模型主面板基准面重合.

当使用系列件建立的横隔板模型装配式时，装配一个横隔板后，其余横隔板装配时使用随配合复制命令装配。装配完成后将对应的顶底腹横隔板基准面配置设置为该位置的横隔板配置。然后依次装配所有横隔板（端封板，支座横隔板、普通横隔板）模型

横肋装配同横隔板装配.

3结束语

本文在根据设计文件中平曲线、纵坡、竖曲线预拱等参数合成三维空间曲线参数，基于SolidWorks建立桥梁三维空间曲使之参数化.依据横隔板、横肋结构形式和设计参数规律，利用设计表参数化驱动建模，桥梁模型的建立可为桥梁设计、评价和施工提供了三维可视化手段，这种自动建模方法对桥梁三维造型的研究具有一定的意义和参考价值。

参考文献

1. 吴国光，赤石大桥关键技术研究及对策，公路工程，2013

2. 卢绍鸿，广州南二环李家沙大桥设计].公路工程，2013

3. 刘榕，刘海波，龙海滨.山店江大桥高墩连续刚构桥设计与关键技术.公路工程，2013

4. 陆铁坚，蒋友良，余志武.桥梁三维造型及其视景仿真.

5. 中南大学学报（自然科学版)，2005，

6. 陈辉.基于ANSYS的桥梁全桩基础的三维有限元仿真分析.

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