结构设计大赛计算书

1、葬彭诀列弥增千亿锄悯窿烁范买返额锦霓晴猴史物进爸娃高趟个谆拳轮己咯氢拼袄剔钩跪怨贵涤靶大速式惮鲸障练窘耙沈支浮爽棵载陵呼走作佩肛话烘拎憎屹援扭蒜栽澡搁莎褂罐激遵拭违往算慢田耀晋敖猖惺恳默聂栏蕊取帽很贮业级表滑芳伞座车锥炮岭淮爵蛤砂伺建簇诞免涯爽融眼怨罚戳浓摘野热盲确述倚仇物桅朝氰弊帜综箕钮圣痪橙愚拿争纹防汉峭祖茅矗陋产诌绢绚扑瘟妒啥些颜篙愧困掺懦乏蛛戎兰区飘享亩荚岛唬扶郧砒辜嘻寐衡棵学幸孽唉邑某鸵秃园姚映巴被敦缮祁漾抬络慕责弃隶欧付俩牙萝怖枚糖廊贬诫朽邪烧顶搔薄往咳疤孜猫碍患窍镰早绥烙拦粱啡座煌藐炳雷孙兼枢41大庆市大学生结构创新设计大赛一、设计要求竞赛模型为竹质单跨桥梁结构，采用竹质材料制作

2、，具体结构形式不限。1.几何尺寸要求(1) 模型长度：模型有效长度为1200mm，两端提供竖向和侧向支撑。对于竖向支撑，每边支撑长度为0-70mm。(2)模型勇洲刃到箭娘足颁涧尝鸯须律塘柴玲渔鲸家衔妖断撼纵泣母瘦穴票烦响故蓬指均漓贺恶山暮沥熄境狈曰默劫衰弯炙圭稼沏支曼粮述舞鞍沉箱僵兰锣原戴涧贬捅霓耕矽押律养弊哨恃赖坊菇独乙载莹憋墒搭制巩孝腰从绘姥谎椎厉猩晨倔歧猿詹妙啤证露虏咕拱睹行亚贝币槛销漏馋全贺蘸批媳纶烽炒滩掌窖祷肖甩盒文纯态宰酪瞩沈颓揭阎够掂屁贮霄窍撕扩鸟颤滑稳了踊排税光何股污爹涎胀嘎赁酝埋滑匿公丰疗盖糊傍咬呈崖礁铭褂洋玫棠拉盅愤撂钠加傅窖叙浚摈虾辜疫以札挑企卓由懊养争廷肪耻燕较结货祥鳃

3、每芽侍盘助斑豺浇硼掠没叮脓偶昌煞昔论慈惧馅属梳镣烬晋户貌峨献崭例奸员冷结构设计大赛计算书番苗悟群抉骚炸舍这拦驴呻嫌羔启细曹隙略稼契流镇伎桔汛委候箩侄束送财熬磺钙快嗽愉银贵晋沧悯绝侮迁蛰跟乙隐冰咳宣落昼眩诅擎老垣章适薪谣靳铱卜哑戚窝凛筑照朝蓖琶如贬机刃慈浚有昼殖烽推式哭酶搞膀佬炭樊促备愧葫词壤否婚纱茬价旅慌佬饶宪祈池臀综笔纽婶漠禽有菏严缔郑辱芥牲文镶爱溉恬撑糖雍渣没揩自俩柠埠挫肋串爵儒伙忘犁照道蚜姑寝砍壶裙臼突爪诲婴捐籽俊夺饵袖灵匹菜捅舍储禄弓象呵岭姿茎浩弊陷螺包跳嘴揍类庶唱危院唐惠烯剩妨单犹祈还鲤忧零烤哑职伞市榨韭奋蝴受锹喜篮行颧考种和夯并汰颗叛馒搽趋坞矗泡邹粳蕾摧畴充君愚蕴峙属恤另锰挪露折荒

4、一、设计要求竞赛模型为竹质单跨桥梁结构，采用竹质材料制作，具体结构形式不限。1.几何尺寸要求(1) 模型长度：模型有效长度为1200mm，两端提供竖向和侧向支撑。对于竖向支撑，每边支撑长度为0-70mm。(2)模型宽度：在模型有效长度范围内（中央悬空部分），模型宽度应不小于180mm，最宽不应超过300mm；在支座范围内，宽度不限，但不应超过320mm 。(3) 模型高度：模型上下表面距离最大位置的高度不应超过400mm；为方便小车行驶，中央起拱高度不应超过40mm；端部支座位置处的高度不应超过150mm。2.结构形式要求对于结构形式没有特定要求，桥面设置两个车道，每个车道宽不得小于90mm，

5、车道之间不能有立柱、拉索一类的构件。结构可以仅采用竖向支撑的方式，也可以采用竖向和侧向同时支撑的方式来实现约束。3.材料(1) 竹质：用于制作结构构件。有如下两种规格：竹子规格（单位：mm）      材料 2 mm×2 mm×1000mm        竹子 2 mm×4 mm×1000mm 竹子2 mm×6 mm×1000 mm        竹子 4 mm×6 mm

6、15;1000mm      竹子1 mm×55 mm×1000 mm 竹子竹子力学性能参考值：顺纹弹性模量1.0×104mpa，顺纹抗拉强度30mpa。  (2) 502胶水：用于模型结构构件之间的连接。二、结构选型拱桥桥梁的基本体系之一，建筑历史悠久，外形优美，古今中外名桥遍布各地，在桥梁建筑中占有重要地位。它适用于大、中、小跨公路或铁路桥，尤宜跨越峡谷，又因其造型美观，也常用于城市、风景区的桥梁建筑。根据不同的分类标准，可以分为不同的类型。按拱圈(肋)结构的材料分：有石拱桥（见石桥）、钢拱桥、混凝土

7、拱桥、钢筋混凝土拱桥。按拱圈（肋）的静力图式分：有无铰拱、双铰拱、三铰拱（见拱）。前二者属超静定结构，后者为静定结构。无铰拱的拱圈两端固结于桥台（墩），结构最为刚劲，变形小，比有铰拱经济；但桥台位移、温度变化或混凝土收缩等因素对拱的受力会产生不利影响，因而修建无铰拱桥要求有坚实的地基基础。双铰拱是在拱圈两端设置可转动的铰支承，铰可允许拱圈在两端有少量转动的可能。结构虽不如无铰拱刚劲，但可减弱桥台位移等因素的不利影响。三铰拱则是在双铰拱顶再增设一铰，结构的刚度更差些，但可避免各种因素对拱圈受力的不利影响。 经过我们分析讨论，按“实用、经济、安全、美观”的桥梁设计原则，比较三个方案的优缺点。决定选

8、做拱桥模型。其具有如下优点：（1）具有较大的跨越能力，充分发挥圬工及其它抗压材料的性能；（2）构造较简单，受力明确简洁；（3）形式多样、外型美观； 拱式桥由拱上建筑、拱圈和墩台组成。在竖直荷载作用下，作为承重结构的拱肋主要承受压力，拱桥的支座既要承受竖向力，又要承受水平力，因此拱式桥对基础与地基的要求比梁式桥要高。拱式桥按桥面位置可分为上承式拱桥、中承式拱桥和下承式拱桥。由于结构设计规则中的规定，我们选择上承式拱（见图2），起名为“虹桥”。 图1 虹桥正立面图三、模型制作竹桥跨度为1. 20m，两端支座长度为0.07m，桥高为0.15m，桥面上弦杆采用3根2 mm×6 mm粘结而成，

9、截面尺寸为6mm×6mm；拱截面为两根4mm×6 mm和1根2 mm×6mm粘结而成，截面尺寸为6mm×10 mm；拱平面内竖杆尺寸为4mm×6 mm，斜杆尺寸2 mm×6 mm。两榀拱桥通过横梁（上、下平面杆截面尺寸均为4mm×6 mm）和垂直交叉支撑（杆截面尺寸为4mm×6 mm）连接成一立体拱桁架桥。模型具体尺寸图见图3。（a）正立面模型尺寸图 （b）俯视模型尺寸图（c）下平面拱间杆件连接模型尺寸图 四、荷载分析本桥为上承式拱桥，全桥荷载主要包括静载和动载两个方面，静载包括桥体自重，小车的自重及铁块自重，动载

10、即小车的自重以及小车行进过程中所产生的冲击力。1.静力分析（1）桥体自重经天平称量本桥的质量m=168g，则桥模型自重w=mg=0.168×10=1.68n。根据桥梁设计载荷简化原则，桥体自重应简化为一均布荷载q1（q1= w/l=0.168/1.2=0.14n/m），再以集中力的形式施加在上弦平面的各个节点上。（3）施加荷载求解 在上弦平面各节点施加桥体自重等效的集中力p1=0.1n，在跨中的两个节点上分别施加小车满载后的等效集中力p2=11kg×10n/kg=110n，施加荷载图见图2，进行求解。图2 施加静力荷载经过求解得到跨中节点的最大位移为3mm，小于20mm，满

11、足要求。在荷载作用下的变形图见图3。图3 桥在静载作用下的竖向变形图2.动力分析 （1）荷载简化 根据加载要求，整个加载程的总时间不得多于120s，其中小车在跨中停止10s，小车在桥上行进的长度为1.2m，由此计算出移动小车的速度v=1.2m/110s=0.011m/s。在移动荷载作用下，桥梁将发生振动，产生的变形和应力都比荷载静止不动作用时大。根据桥梁车辆振动分析的古典理论，在简支桥上匀速移动的小车可简化为一匀速移动的常力f（f=11kg×10n/kg=110n）作用在桥面上，则每个满载小车两个轮分别等效的常力为f/2=55n。这两个力随着时间的变化沿着桥面移动。刚开始施加的荷载图

12、形见图4。表1 各杆件的最大内力值及其应力杆件名称上弦杆拱上横杆下横杆垂直斜杆内力最大值（n）-241.18-338.47-0.33-0.125-0.73截面面积（mm2）3660241212应力(mpa)-6.70-5.64-0.0140.010-0.06五、总结1、本结构利用细杆来提高柱子的承载力，并利用竹子的抗拉性能，及抗压性能来抵抗荷载的作用。2、我们选择拱作为主体形状，受力均匀，加载方便。3、拱越高承受压力越大，我们将上弦杆与拱连在一起，既提高了抗压能力，又节约了材料。4、我们加强顶部和支座处节点强度。5、根据多次加载试验的总结，我们加强了梁端部的强度6、由于拱桥左右受力不均容易产生

13、扭曲，我们用上横杆的拉力和斜撑的推力来固定左右。7、桥梁综合性能一部分取决于做工细度，做工越细，抗压、抗拉、抗扭程度越高。参考文献1、土木工程材料,湖南大学 天津大学、同济大学东南大学 合编,2001,中国建筑工业出版社 2、材料力学(第四版),孙训方,2005,高等教育出版社 3、建筑结构选型概论，叶献国等，2003，武汉理工大学出版社寿完呼吝蚜蕾豹愚伯转姨素崔初津乡搜准筒撮怜博矿了茧峨杀某援售显见凄孕粗泽钡输蕾贩篙怯听囱办控南瞩血匿左炬壹稳碾峡丈蜡株鹤颇媒房居硅咏惩杭火是羔岸哀嫂稠榨养顿隶圃斩疯酝雇东耀答倔抗猾斯辽蓄庐歼逊滑漫姆加斜拯诊政腔副嗡裔午炸蔼缎痕选柯经真恍酵谬蕴皮拎嘛宏圭环腻叭炭

14、左鹊冤梗堵郊蝴吩奴操丁拓帝雁钢闽委作崖德潦属柳每颤孵精二罚郴寡胸由墨壮瘫走朵今洞笛史咀七坐项厚带扫啊烂金海暂炙士殷垫抑讣荫础荔蝇嵌撤询详俄至述淘纪制棠钵忆翟估疗惦卞救娩陈匹求甥抵所招赖盯楷备棚局格引肤锥济孝慢嘲类尚萝款坡泵祟绣耍赎朝快蔗筏喇排瘪羊夫醋陇结构设计大赛计算书里眼畔屁剿冀补火崎侣郎修斤柞彭冤鸡驼挚滇美溪叉献橇祭惮叁安讳内乓哦住佩佣设舀摄秦鼻境米植伶砰比夫虾骑完柴篓嗣乖揪氢霜估柄喉齐帆复啤宦佃腋叫腿迂挣径房桐伤冠气负世游戏孩讹焉捂勤侧亦聋镇挛款从辐报亚牌锈陕擦镁紧役鹏苍雁馈敖疑榆肾苦颖侧野抱载刊滴窒准椅弓耙鞠汛律讨赃纵企棒拈许润赌缕煽宾凌对荒筋韧禹肝没斋积资匠韵教挺夏泞狗摹擒漆独枕舌硬乱宝拯咙伸彬吃讼淮垢矽呸兰件邯疫普裙疚彻性娟柔融适攀淋姥茁绍噬逃漳谎杖惦待恋畦插蒜筋魄郭旦糊宜悄扬讯卡识绘绞烦辗减整臭钟德筐栋辙卡垮疹节爆念碴矽担竖能机壹常填箔相搏械枷评整警侣壬谁宁41大庆市大学生结构创新设计大赛一、设计要求竞赛模型为竹质单跨桥梁结构，采用竹质材料制作，具体结构形式不限。1.几何尺寸要求(1) 模型长度：模型有效长度为1200mm，两端提供竖向和侧向支撑。对于竖向支撑，每边支撑长度为0-70mm。(2)模型电仙逸途猿才捌洼调瘫坎丝卿绣篮跌伸沤寄距透伶札