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1、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 cradleAbstract:This article described the use
2、 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-dimensiona
3、l 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
4、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 Stru
5、ctures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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、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。构件列表清单(五)强大的图纸生成功能Tekla Structures有着强大的图纸功能，建模过程完毕之后通过碰撞校核以后就可以编号出图了。不但可以从模型中创建构件图，零件图，还可以从模型中截取任意空间视角的视图，以满足工厂加工和现场安装时对图纸可读性的要求。特别是对于一些结构形式特殊或规模大并且复杂的建筑，我们对任意一个必要的位置或视角进行绘图就显得非常重要。对于复杂的单体构件图纸，单凭几个剖面是无法清晰的反应构件的构造及零件的位置的，进一步导致车间
11、工人对这类图纸形成错误理解，从而造成错焊、漏焊、加工工期延误、材料浪费等严重后果。针对此类问题，Tekla Structures单体构件模型能充分发挥优势，使构件的基本信息以直观易懂的形式表达出来，从而避免了上述弊端。理论上讲可以使用Tekla Structure生成所有零件图纸，即使是一颗螺栓。自动生成的图纸碰撞校核（六）模型与图纸关联基于Tekla Structures的图纸和模型有着很好的相关性，可以实现边设计边修改，但不会出错误。有些挂篮项目虽然处于安装阶段了，业主或设计单位也可能提出变更。这时就充分展示Tekla Structures图纸和模型有着很好的相关性的优势了。根据变更图纸，
12、我们修改模型，然后相应的图纸就自动更新了。从而省去了大量繁杂的工作量，节约了大量宝贵的时间，从而为保证项目质量和工期创造了有利条件。在挂篮设计时有时需要对设计做较大变动，对原先图纸的修改显得没必要，传统设计理念会重画，但Tekla Structures能提供更新图纸功能，让修改、变更更加随意。(7） 图纸输出功能Tekla Structures可以输出多种格式的图纸，满足各种要求，包括dwg、dxf等，也可以直接输出pdf格式直接用于打印。本次设计中将图纸直接输出为pdf格式直接打印出图，从而实现脱离AutoCAD直接从三维模型输出到工程图纸。输出的PDF图纸三、结论综上所述，Tekla St
13、ructures强大的三维建模功能和三维表现方式，能充分显示设计人员的意图，减少繁冗的描述，简化图纸。方便的检查功能能及时地发现空间杆件的碰撞问题，减少了设计误差和设计变更的签发量，提高设计质量。强大的空间表现能力让施工单位技术人员很容易理解施工图所描述的设计理念，直观地理解杆件的空间连接形式，降低了施工技术人员产生理解错误概率，方便施工人员准确高效的完成施工和安装任务。Tekla Structures在挂篮中的使用能在减少设计人员工作量的同时，提高设计效率，改进设计质量，使挂篮设计的速度和精度更进一个层次。参考文献1钢结构与TEKLA Structure.中国高新技术企业，2011-05.2于海艳.Tekla Structure在钢结构设计中的应用J.浙江建筑，2014（12）:14-17.3李爱武.连续梁菱形挂篮设计思考J.山西建筑，2012（9）:
