基于TeklaStructures的桥梁挂篮设计详解

基于Tekla Structures的桥梁施工挂篮的设计

摘要:文章主要介绍了Tekla Structures在挂篮设计中的运用,并对软件主要特点进行了介绍。通过其他结构有限元软件分析计算确定挂篮模型的构件尺寸，在tekla 软件中按设计尺寸对应画出相应的参数化三维模型，并通过碰撞校核以后生成工程上需要的图纸，完成结构的设计。

关键词：tekla structures；挂篮；模型；设计

Design based on the Tekla Structures of the bridge construction cradle Abstract:This article described the use of Tekla Structures in cradle design, and analyzed the main features of the

software .Analysis,calculate and determine component size of cradle model by other structural finite element software.According to the design size of the structure correspondingly complete the parameterized

three-dimensional model in tekla software.Generate engineering needs drawing after passing subsequent collision check to complete the structural design .

Keywords: tekla structures; Cradle; model; design

一、研究背景及意义

随着我国经济的迅速发展，交通运输方面对于桥梁建造的速度要求越来越高；随着近年来桥梁结构发展的多样化、复杂化，结构所处的地理位置和自然条件的千差万别，不同的桥梁所采用的施工方法和施工工艺也不尽相同，施工中所用到的施工设备在种类和形式上也有着巨大的变化和发展。连续梁桥的施工挂篮是临时结构当中相当重要的一部分，在桥梁施工当中有着无法替代的作用。悬臂施工具备很大的优势：挂篮自重轻，安装、拆卸方便，属于钢结构，重复利用率高；悬臂施工为地面节省了空间，在施工的同时保证了桥下空间的正常使用，同时也就不受季节气候、河道水位的影响。

钢结构深化设计是施工详图不可或缺的组成部分，各从业单位和工程人员也编制了多种相关程序和软件以提高AutoCAD 软件制作钢结构详图的效率，Tekla 提供市场上最精确全面的参数三维建筑信息建模( BIM) 软件产品和创新的软件解决方案，在BIM 行业持续保持领先。

通过Tekla Structures设计的挂篮直观性强，便于指导施工，所生成的图纸不但可以用于施工，更可以用于工厂加工。此次研究的目的在于把Tekla Structures 软件成功应用于桥梁钢结构的设计中，脱离AutoCAD等二维绘图软件，直接从三维模型中生成工程所需的图纸，提高钢结构设计中的绘图速度和精度。

二、基于Tekla Structures软件的挂篮设计

下面结合笔者挂篮建模中的应用及体会简单介绍：

(一)建模计算和模型初步建立

Tekla structures作为结构深化设计的软件，可以轻松地实现与其他的结构有限元设计软件如stadd、SAP2000等对接。在设计过程中，由于tekla structures 在有限元计算中功能不是很强大，为了提高工作效率，可以先在stadd或者sap2000以及其他结构有限元计算软件里，对所设计的模型加载试算，直到确定最终的截面尺寸和杆件规格。由于有限元软件里只做结构分析，所做的模型连接情况都是靠边界条件模拟出来，将有限元模型导入tekla，我们就可以直接得到tekla的一个简易模型，其构件的尺寸和规格都已确定。对于已经设计好的模型，可以直接在tekla里建立模型，建模过程需要遵循一定的顺序。三维空间里线条

位置不容易控制，Tekla中自带轴线，在建模之前先定义X、Y、Z方向的控制轴线，确立各个方向轴线的间距；为了方便对模型平面内的操作，需要创建视图，生成视图以后可以在各个方向的平面内进行操作。

(二) 参数化建模及模型细化

Tekla Structures有着强大的参数化建模功能,使得我们可以大大提高建模效率。包括参数化截面、参数化节点、参数化组件，一键生成焊缝、螺栓等。设计可以精确到每个螺栓，每条焊缝，不遗漏任何细节，设计完成后可将部分结构、组件参数化，下次使用时可以直接调用，极为方便。且软件具备碰撞校核的功能，方便及时发现设计问题，减少返工量。在画各零件或构件时，需要先设置零件的材料、截面尺寸，再在轴线上确定零件的位置，便可直接生成零件的空间图，模型修改时，只需修改各零件的参数即可。对于一些结构复杂但数量较多且相似的零件，我们还可以自定义参数化零件，如本次设计中定义了主桁杆零件，为双槽钢焊接缀板，其参数化生成的零件可以修改零件的任何尺寸，包括槽钢间距、槽钢型号、缀板尺寸、缀板数量、缀板间距等。对于导入的模型基本构件和零件都已生成，需要做细部的连接，在软件中自带了许多参数化的节点，如梁柱节点，分别选择梁、柱便可生成连接节点，包括焊缝、螺栓、加劲板等，通过修改节点参数得到合适的节点。对于工作量大的结构，可以一键生成连接节点，再修改节点参数，即可得到合适的节点。

整体模型图

细部节点图

自定义的零件参数页面

(三)模型分析

Tekla Structures具备完善的模型分析功能，能创建点荷载、线荷载、面荷载、均布荷载、风荷载、温度荷载。通过软件外挂设计能分析杆件内力、杆件应力、单元节点应力、单元内力、模式形状、支座反力、楼面平移等。能分析钢结构、混凝土结构、木材结构，且能进行抗震分析。在挂篮设计中，能分析主桁架节点受力是否合理，螺栓布置是否合乎规范，焊缝是否合乎要求，减少了手算工作量。

(四)报表功能

Tekla Structures能方便生成模型需要的各种报表资料，例如可以生成构件清单，零件清单，螺栓清单等。还可以根据需要使用模板编辑器自定义一些符合挂篮设计要求的报表。根据需要，将这些报表用于车间零构件生产控制，发货量控制，收货核对，工程量统计等。这样只需对模板进行一次修改就可以分别应用到各个工程中，极大的提高了工作效率。并且只要在建模时保证输入的信息是正确的，那么我们从模型输出的各种信息报表，必将是准确无误的。能在模型任何阶段得到挂篮总重信息，动态分析挂篮设计是否合理，工程造价是否符合预算。