運用AutoCAD三維技術設計港口水工建筑物(一)

2013-07-16 by:廣州cad教學中心來源:仿真在線

1 概述

AutoCAD在港口水工建筑物設計中也已應用多年,但基于行業(yè)的特點,應用多以二維平面為主,涉及三維建模的設計并不普及。AutoCAD的三維技術能夠直觀而形象地表現(xiàn)出模型的外觀和構造,在某些方面,三維作圖比二維繪圖更精確、更接近真實的對象,因此可幫助工程設計人員加深對模型的認識,完善模型設計。三維技術在模型物理特性方面的優(yōu)勢也為結構計算提供了便利。

2 三維模型的建立

港口水工建筑物具有實體結構的特性,可以通過三維建模方式將其直觀、清晰和完整地表現(xiàn)出來。AutoCAD作為港口水工行業(yè)普遍應用的繪圖軟件,其逐漸成熟的三維建模技術將幫助普通客戶乃至專業(yè)技術人員進一步了解水工建筑物的內外部特征,并可起到低成本、高質量的宣講和教學作用。

以下是采用AutoCAD三維技術建立的部分水工建筑物模型,包括柵欄板、人工護面塊體、沉箱碼頭結構、扶壁碼頭結構、圓筒結構、鋼板樁碼頭結構以及高樁梁板碼頭結構等。對部分模型進行的結構分解有利于對建筑物構造的理解。

3 三維模型在結構設計和計算中的應用

在AutoCAD中,采用三維技術建立的實體模型具有一定的物理特性,包括質量、體積、邊界范圍、質心、慣性矩、慣性積、旋轉半徑以及主力矩與質心的X-Y-Z方向等,可通過“面域/質量特性(massprop)”命令查詢這些特性。三維實體模型最大的特點就在于可以準確模擬不規(guī)則的或較為復雜的結構,并一次性提取有關的物理特性,從而有效地減少計算工作量和計算誤差,為結構設計和計算提供便利。

采用三維技術建立的曲面能模擬復雜的結構表面,充分表現(xiàn)結構的體、面、線、點之間的關系,從而為結構設計提供有力參考。

本文通過以下幾個實例來說明三維模型在結構設計和計算中的應用。

(1)不規(guī)則胸墻的計算

某重力式碼頭的一段胸墻,包含工藝管溝、系船柱塊體、護輪檻和人行階梯等結構。該胸墻的組成部分較多,采用普通的方法計算體積和質心較為繁瑣?，F(xiàn)將胸墻各組成部分分別建模后組合為一體,并以A點為坐標原點,各坐標軸的方向遵循右手定則。經查詢特性,可知該胸墻的體積為12.31m3,質心位置(單位:m) 為(X,Y,Z)=(1.287,2.569,0.591)。

某防波堤堤頭的胸墻,包含擋浪墻、護輪檻和階梯等結構。由于該胸墻含有多段弧形結構,結構相交處的邊界關系較為復雜,采用普通的方法計算體積和質心時會產生一定的誤差?，F(xiàn)將胸墻建模組合,并以A點為坐標原點,各坐標軸的方向遵循右手定則。經查詢特性,可知該胸墻的體積為52.77m3,質心位置(單位:m)為(X,Y,Z)=(4.375,10.648,2.268)。

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