solidworks在工程施工中的应用.docx
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solidworks在工程施工中的应用
solidworks在工程施工中的应用
作者姓名：
工作单位：
完成日期：
2011年9月
一、汉江跨越简介 3
二、Autocad简介 3
三、Solidworks简介 3
四、Autocad与Solidworks的比较 3
五、采用Solidworks进行空间结构的展开 3
六、采用Solidworks对吊装门架进行有限元分析 3
七、采用Solidworks在塔架起吊过程中进行动画仿真 3
八、采用Solidworks对管桥的输送进行动画仿真 3
九、总结 3
摘要：
汉江跨越主跨长度210米，主要由两个钢制塔架和管桥组成。
钢制塔架的四根主管是空间结构，主管与主管之间的连接采用割制马蹄口进行焊接，主管的上端马蹄口最高点与下端马蹄口最高点之间就产生了错心距，采用Solidworks钣金展开功能求出的错心距快捷、准确。
钢制塔架分别设置在汉江的南岸和北岸，北岸可以采用大型起重设备进行整体吊装，南岸大型设备无法进入，采用无锚点吊推法进行塔架竖立，无锚点吊推法所用机具为自制门架，采用Solidworks对门架进行有限元分析校核其强度和安全性。
管桥的施工是在两个钢制塔架上架设施工索，在施工索上架设起重小车进行管桥的输送组对，采用Solidworks对管桥的输送进行动画仿真。
关键词：
错心距 Solidworks 有限元分析动画仿真
一、汉江跨越简介
汉江跨越位于陕西省安康市石泉县余家坝乡。
汉江跨越南岸位于池河镇桂花村3组，有乡村道路与国道相连，乡村道路为水泥硬化路面，路面宽约4米，但该道路到村委会止，离跨越塔架约有1.5公里，需修建施工便道。
汉江跨越北岸位于城关镇五三村一组，跨越塔架位于一沙场处，紧挨着省道，道路为沥清路面，宽约8米。
汉江跨越采用斜拉索结构形式，跨度210米，属大型跨越（L≥150m），两岸各设37.3米高的塔架。
桥面受力管、支撑栏杆、输气管道及牛腿均采用无缝钢管。
塔架断面采用矩形桅杆式摇摆钢塔架，塔底铰接于钢筋混凝土桥墩上。
连接塔顶的4根主索、20根斜拉索及分散悬挂于塔架两侧的塔柱上。
并设4根抗风索锚固于岸上锚固墩。
桥墩采用桩基础桥墩，桩径1.5米，采用钻孔灌注成形。
锚固墩采用重力式混凝土墩。
汉江跨越整体效果图
二、Autocad简介
AutoCAD是由美国Autodesk欧特克公司于二十世纪八十年代初为微机上应用CAD技术（ComputerAidedDesign，计算机辅助设计）而开发的绘图程序软件包，经过不断的完善，现已经成为国际上广为流行的绘图工具。
AutoCAD具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。
它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。
在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。
AutoCAD软件具有如下特点：
（1）具有完善的图形绘制功能。
（2）有强大的图形编辑功能。
（3）可以采用多种方式进行二次开发或用户定制。
（4）可以进行多种图形格式的转换，具有较强的数据交换力。
（5）支持多种硬件设备。
（6）支持多种操作平台。
（7）具有通用性、易用性，适用于各类用户此外，从AutoCAD2000开始，该系统又增添了许多强大的功能，如AutoCAD设计中心（ADC）、多文档设计环境（MDE）、Internet驱动、新的对象捕捉功能、增强的标注功能以及局部打开和局部加载的功能，从而使AutoCAD系统更加完善。
三、Solidworks简介
Solidworks软件功能强大，组件繁多。
Solidworks功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks的三大特点，使得SolidWorks成为领先的、主流的三维CAD解决方案。
SolidWorks能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。
SolidWorks不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。
COSMOS是SRAC（StructuralResearch&AnalysisCorporation（简称SRAC））推出的一套强大的有限元分析软件。
SRAC位于美国加州的洛杉矶，从1982年成立至今，SRAC一直至力于有限元CAE技术的研究和发展。
早期的有限元技术高高在上，只有一些国家的部门如宇航，军事部门可以使用，而此后的一些有限元分析软件也都存在界面不友好、难学难用的缺点，且要求的设备昂贵。
虽然用的范围大了一些，但也都是集中在大学和一些研究机构，只有少数专业人员才能有机会接触，普通的工程师可望而不可及。
然而自COSMOS出现后，有限元分析的大门终于向普通工程师敞开了，把高高在上的有限元技术平民化，它易学易用，简洁直观，能够在普通的PC机上运行，不需要专业的有限元经验。
普通的工程师都可以进行工程分析，迅速得到分析结果，从而最大限度地缩短设计周期，降低测试成本，提高产品质量，加大利润空间。
motionworks三维运动仿真软件，允许工程师通过虚拟的产品模型很容易地模拟装配体的复杂运动，保证准确的设计。
四、Autocad与Solidworks的比较
Autocad与Solidworks施工中相比较而言，各有长短。
在日常简单工程施工中，Autocad的平面绘图功能十分强大，绘制平面图非常方便，但在大型工程施工时，Autocad的功能局限性就显示出来了。
Solidworks作为中端的三维软件来说，功能十分强大，可以进行有限元分析、钣金展开、动画仿真，在大型工程施工起着至关重要的作用。
五、采用Solidworks进行空间结构的展开
汉江跨越钢制塔架四根主管采用φ273×12的无缝钢管，其余水平撑管和斜撑管为φ180×12、φ163×10。
钢制塔架图片
四根主管的连接形式为割制马蹄口进行焊接，但四根主管为空间结构，必须
求出其实长，然后进行马蹄口的展开，马蹄口的上端最高点与下端最高点之间产生了错心距，必须求出错心距才能在主管上进行号线、切割。
错心距的求出方法有三种：
1、用Autocad进行平面投影换面方法求出
2、计算法：
计算法是根据投影步骤一步一步计算所得，计算过程复杂，容易出错。
3、用Solidworks钣金展开功能直接展平得出。
Solidworks功能强大，自身带有钣金展开功能，可以将主管制作成钣金件直接展平，所得出的就是主管的展开样板。
因为直接由三维形体展平所得，它的错心距准确无误。
下图为将主管制作成钣金件
下图为主管的展开
六、采用Solidworks对吊装门架进行有限元分析
汉江跨越为我胜利油建施工的第一个大型跨越，南岸塔架施工地形复杂，大型起重机械无法进入，塔架整体吊装无法实现。
我项目总工制定了采用无锚点推吊进行塔架竖立的方案。
吊装用门架
塔架基本参数：
塔架高：
38.240m
塔底宽：
10.000m
基础高度：
1.900m
塔顶尺寸：
6.19×1.9（m）
塔架重量：
47.000t
重心位置：
（
） 17608mm（距塔底）
项目总工计算出的门架规格：
门架高度：
24862mm（上下横梁中心）
门架上横梁宽度：
9700mm（净距）
门架两立柱间夹角：
12°
门架重量：
15.023t
门架重心：
13394mm（下横梁中心上）
门架初始位置：
800mm（前吊点上）
前挂点位置：
22500mm
前后挂点距离：
11500mm
计算结果
支座反力：
最大弯矩：
最大剪力：
最大弯曲应力：
最大剪应力：
最大挠度:
根据项目总工的计算对门架进行有限元分析：
材料属性
属性名称
数值
单位
数值类型
弹性模量
2.1e+011
N/m^2
恒定
泊松比
0.28
NA
恒定
抗剪模量
7.9e+010
N/m^2
恒定
质量密度
7800
kg/m^3
恒定
张力强度
3.9983e+008
N/m^2
恒定
屈服强度
2.2059e+008
N/m^2
恒定
热扩张系数
1.3e-005
/Kelvin
恒定
热导率
43
W/（m.K）
恒定
比热
440
J/（kg.K）
恒定
网格信息
网格类型:
实体网格
所用网格器:
标准网格
自动过渡:
打开
光滑表面:
打开
雅可比检查:
4Points
单元大小:
111.48mm
公差:
5.5741mm
品质:
高
单元数:
85750
节数:
170002
完成网格的时间（时;分;秒）:
00:
05:
05
计算机名:
ZZ-A7D54C838547
算例结果
名称
类型
最小
位置
最大
位置
应力1
VON:
vonMises应力
5.85328e-019N/m^2
节:
85791
（0.000213623mm,
-25155.7mm,
-53.31mm）
2.73253e+007N/m^2
节:
70239
（5271.92mm,
51.2699mm,
-294.611mm）
位移1
URES:
合位移
0mm
节:
514
（7515.6mm,
-24695.9mm,
-272.798mm）
4.68124mm
节:
9099
（0.00954099mm,
-4.68122mm,
-315.009mm）
应变1
ESTRN:
对等应变
2.57201e-030
单元:
70973
（26.0834mm,
-25125.5mm,
-127.416mm）
9.2041e-005
单元:
29751
（-5278.68mm,
-222.547mm,
252.44mm）
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