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道路CAD:三维建模应用在桥梁与道路工程中

【摘要】:创建三维模型是制作三维效果图的基础,三维建模在道路与桥梁设计中具有十分重要的作用,它可以将设计人员的意图非常直观地展现出来。图9-34桥台模型图9-35预应力空心板断面图3)使用SUBTRACT命令将两个圆面从中板外轮廓面域中减去。图9-36桥面空心板三维模型5)使用EXTRUDE命令拉伸面域,拉伸高度为1300。具体建模过程如下。桥梁上部结构组装。

创建三维模型是制作三维效果图的基础,三维建模在道路与桥梁设计中具有十分重要的作用,它可以将设计人员的意图非常直观地展现出来。下面将通过实例——预应力空心板桥的三维建模实例来说明三维建模的方法。

1.重力式桥台建模

重力式桥台是由台帽、前墙、侧墙和基础4个部分组成的。建模时,可先对台帽、前墙、侧墙和基础分别进行建模,然后再组装成一个整体的桥台。

(1)台帽建模。台帽为长方体,长1460cm,宽90cm,厚度为60cm。可用BOX命令创建。

命令:BOX↙

指定第一个角点或[中心(C)]:0,0,0↙

指定其他角点或[立方体(C)/长度(L)]:L↙

指定长度:90↙

指定宽度:1460↙

指定高度或[两点(2P)]:60↙

台帽绘制结果在东南等轴测视图中如图9-26所示。

(2)前墙建模。前墙断面如图9-27所示,长1450cm。桥台前墙虽然不是基本实体,但可以通过二维图形(断面)拉伸创建。具体操作步骤如下。

1)利用LINE命令或PLINE命令绘制前墙断面图形。

2)使用REGION命令将前墙断面生成面域。

3)将视图设置为东南等轴测视图,将生成的面域绕X轴旋转90°。

图9-26 台帽模型

4)使用EXTRUDE命令拉伸面域,拉伸高度为1450。

前墙绘制结果在东南等轴测视图中如图9-28所示。

图9-27 前墙断面

(3)侧墙建模。侧墙断面如图9-29所示,长800cm。创建步骤如下。

1)利用LINE命令或PLINE命令绘制侧墙断面图形。

2)使用REGION命令将侧墙断面生成面域。

图9-28 前墙模型

3)将视图设置为东南等轴测视图,将生成的面域先绕X轴旋转90°,再绕Z轴旋转90°。

4)使用EXTRUDE命令拉伸面域,拉伸高度为800。

侧墙绘制结果在东南等轴测视图中如图9-30所示。

(4)基础建模。基础形状为“凹”字形,其平面图形如图9-31所示,厚150cm。创建步骤如下:

1)利用LINE命令或PLINE命令绘制基础平面图形。

图9-29 侧墙断面

图9-30 侧墙模型

2)使用REGION命令将平面图形生成面域。

3)将视图设置为东南等轴测视图。

4)使用EXTRUDE命令拉伸面域,拉伸高度为150。

桥台基础绘制结果在东南等轴测视图中如图9-32所示。

图9-31 桥台基础平面

(5)桥台组装。桥台组装需要参照桥台平面设计图,如图9-33所示。

具体操作步骤如下。

1)先将台帽与前墙拼在一起,再将侧墙拼在前墙左侧,利用MIRROR3D命令,镜像生成右侧墙。

图9-32 桥台基础模型

2)将基础与已经组合好的台帽、前墙、侧墙拼在一起。

3)使用UNION命令将所有部件合成一个整体。

操作结束后,生成的桥台三维模型如图9-34所示。

图9-33 桥台平面图

命令:MIRROR3D↙

选择对象:(选择左侧墙)

选择对象:↙

指定镜像平面(三点)的第一个点或

[对象(O)/最近的(L)/Z轴(Z)/视图(V)/XY平面(XY)/YZ平面(YZ)/ZX平面(ZX)/三点(3)]<三点>:zx↙

指定ZX平面上的点<0,0,0>:(用对象捕捉拾取前墙中点)

是否删除源对象?[是(Y)/否(N)]<否>:↙

2.上部结构建模

上部结构包括预应力空心板、桥面铺装和刚性护栏3部分。建模时可以先分别对空心板、桥面铺装和刚性护栏建模,然后再进行拼装。

(1)预应力空心板建模。桥面由9块中板与2块边板组成,其断面图及板间铰缝情况如图9-35所示,板长1300cm。

具体建模过程如下。

1)利用LINE命令或PLINE命令绘制中板断面图形。

2)使用REGION命令将断面图形生成3个面域。

图9-34 桥台模型

图9-35 预应力空心板断面图

3)使用SUBTRACT命令将两个圆面从中板外轮廓面域中减去。

4)将视图设置为东南等轴测视图,将生成的面域先绕X轴旋转90°,再绕Z轴旋转90°。

图9-36 桥面空心板三维模型

5)使用EXTRUDE命令拉伸面域,拉伸高度为1300。

6)使用三维阵列命令3DARRAY,将中板平行复制9个。

7)重复以上步骤绘制边板,并使用三维镜像命令MIRROR3D将其复制到另一边。操作结束后,完成后的桥面板三维模型如图9-36所示。

(2)桥面铺装建模。桥面铺装简化为长方体,不考虑桥面横坡。用BOX命令创建如下。

命令:BOX↙

指定第一个角点或[中心(C)]:0,0,0

指定其他角点或[立方体(C)/长度(L)]:L↙

指定长度:1300↙

指定宽度:1350↙

指定高度或[两点(2P)]:12↙

桥面铺装绘制结果在东南等轴测视图中如图9-37所示。

(3)刚性护栏建模。刚性护栏断面及安装位置如图9-38所示。

具体建模过程如下。

1)利用LINE命令或PLINE命令绘制护栏断面图形。

2)使用REGION命令将断面图形生成面域。

3)将视图设置为东南等轴测视图,将生成的面域先绕X轴旋转90°,再绕Z轴旋转90°。

4)使用EXTRUDE命令拉伸面域,拉伸高度为1300,如图9-39所示。

图9-37 桥面铺装三维模型

图9-38 护栏断面图

护栏为左右对称结构,可以先创建一边的护栏,在组装时使用三维镜像命令MIRROR3D复制生成另一边护栏。

(4)桥梁上部结构组装。

1)先将桥面铺装叠放在空心板上,再将左侧刚性护栏与桥面板及桥面铺装拼装在一起,利用MIRROR3D命令,镜像生成右侧护栏。

命令:MIRROR3D↙

选择对象:(选择左侧护栏)

选择对象:↙

指定镜像平面(三点)的第一个点或

[对象(O)/最近的(L)/Z轴(Z)/视图(V)/XY平面(XY)/YZ平面(YZ)/ZX平面(ZX)/三点(3)]<三点>:zx↙

指定ZX平面上的点<0,0,0>:(用对象捕捉拾取桥面铺装沿宽度方向的中点)

是否删除源对象?[是(Y)/否(N)]<否>:↙

2)使用UNION命令将所有部件合成一个整体。

操作结束后,生成的桥梁上部结构三维模型如图9-40所示。

3.全桥模型组装

桥梁各部分建模完成后,需要将各部分组装在一起,其中,由于两岸桥台结构尺寸相同,可以通过三维镜像命令MIRROR3D复制生成另一侧桥台。组装完成后的桥梁模型如图9-41所示。

图9-39 护栏三维模型

图9-40 上部结构三维模型

图9-41 桥梁模型