纸质桥梁设计方案

1、KUNMING UNIVERSITY科技创新活动题 目纸质桥梁模型制作年级专业：2011级水利水电工程班级：一班学生：* （组长）* * * * * *指导教师：* *日期：2013年7月11日城乡建设与工程管理学院11级水利水电工程专业1班科技创新活动任务书之纸质桥梁模型制作1、桥梁模型要求：（1 ）桥梁模型总长度1000mm，制作误差不得超过10mm总 宽度250mm，制作误差不得超过5mm，可采用多种桥梁型式。（2）桥面须是水平的。（3）桥的制造必须保证假设小车的正常通过。假设小车的尺寸 是长30cm 宽21cm 高19cm 的平板小车。2、材料要求：A0绘图纸及白乳胶3、加载方法：在桥

2、梁跨中逐渐加载直至模型失效。失效标准为：（1）模型无法按照现场条件正确安装就位；（2）因模型的部件障碍或变形过大或模型发生破坏等原因，使 得小车不能顺利到达彼岸。（3）桥梁在加载的过程中最大挠度超过 2.5cm。（4 ）超出正常允许情形的其它失效情况。4、分组要求：全班57人分成10组，其中7组6人，3组5人。5、模型加载时间：星期四下午2点开始。6、评分标准：本活动以锻炼学生的创新思维及团结协作为目的， 评分根据学生的作品及在活动中的参与表现综合评分。科技创新活动报告纸质桥梁模型设计一、模型结构分析（一）、材料力学性能分析纸作为模型材料，其力学性能特点是受拉性能良好，抗撕裂能力差，抗弯压能力

3、近似为零。将纸折成圆筒并用乳胶粘结后，可承受一定的 压力，但受长细比的限制，多为压杆失稳状态的受力破坏。可承受少 许弯矩。乳胶的粘接性能：纸带对接时强度降低，纸带侧接时，强度较高，认 为与母材强度相同。（二）、构件力学性能经过分析，纸卷成圆筒后，承拉能力远大于承压能力。在此构件力学 性能分析的基础上，我们一致认为：方案应多选择为拉杆，压杆短而 受力小，尽量不使其受弯矩。二、设计方案分析在模型结构分析的基础上，我们对以下几种设计方案进行了分析。1. 简支梁。简支梁受部分均布荷载。由于构件受弯是非常不利的，因 此如果选用简支梁的形式，梁纵截面应选用鱼腹梁的形式。但制作难 度大。如果梁为几片相同形状

4、的纸粘接加厚而成，则侧面易失稳。因 此不便采用。2. 拱形结构。拱桥最适于承受均布荷载，但在制作上较费材料。由于 拱桥需要由很密的拱作片拼成，中间加肋，因此桥的自重较大，不便采用3. 桁架结构。由弯矩分布可以看出，米用梯形桁架较接近弯矩分布， 是合理结构。由于在要求荷载下，架桥水平方向必有压力，且要承受 部分均布荷，是处于局部弯压状态。要使构件有较良好的压弯性能， 必须多用材料，因此考虑通过局部构造措施，将均布荷载转换为两点 或多点集中荷载，结构须是对称的。三、具体方案通过对多种设计方案的分析和比较，我们决定采用梯形桁架结构方案。取上、下圆筒轴线距165mm模型跨度940mm实际长1000mm

5、 宽度250mm中间倒V字型杆约成90，符合设计要求。考虑到压杆 长细比限制，拉杆的抗撕裂能力等因素，杆件尺寸定为内径16mm外径18mm其间还有零杆，起到稳定结构的作用。所有杆件圆筒均 用外径16mm的不锈钢圆杆做模具。四、实际制作1. 杆件的制作。以外径16mn的不锈钢圆杆做模具。全桥共由56根杆件粘接组合而成。 其中，4根主跨杆为1000mn长，200mn宽纸条卷成；24根斜杆和14 根水平连接杆为250mn长，100mn宽纸条卷成；14根竖直压杆为200mm 长，100mm宽纸条卷成。视实际拼接情况加以切削。在粘接杆件时， 为了防止乳胶干缩使杆件变形，杆件在模具上粘接，晾干后方才取下。

6、2. 结点。由结构力学的知识知这些结点都可按铰结点设计， 将杆件需 要粘接的一端剪成花瓣状（剪切的部分已计入卷纸长），然后与主杆件粘合3.加固和美化。待所有杆件全部组装完毕且完全晾干后检查每个结 点，加固欲脱落的结点，在每个结点上均匀涂刷一层乳胶。将 1000mrh250mm勺桥面和桥底粘合到桁架结构上。五、桥梁模型加载实验1、加载前称重：全桥共515g;尺寸测量：长1004mm宽250mm符合任务书中要求的允许误差范围。2、加载按任务书要求，将桥梁模型装于实验台上。以加载实验砝码作为载荷,逐级加载，记录加载重量，观察各杆件破坏情况及桥梁变形挠度，当上图为加载实验3、破坏形式分析：杆件发生破坏或者挠度大于25mm时停止加载。由于各杆大致等强度，而结点强 度有保证，当加载重量达到29354g时桥梁挠度达到 25mm杆件未发生较大破坏。上图为加载过后的桥梁模型六、活动小结为了更好的完成此次科技创新活动， 我们积极搜集整理各种资料，在 这其中学