结构模型大赛计算书

1、 决赛模型计算书第十一届结构设计竞赛计算书队伍名称：1作品名称：2 队伍成员：3目 录一、设计说明 . 4 1.1概述 . 41.2材料性能分析 . 4 1.2.1 竹材 . 41.2.2 胶水 . 5二、结构方案概念设计 .52.1概述 . 52.2框架设计 . 5三、模型制作设计与构造 . 63.1总设计效果图 . 63.2主要连接图 . 8四、结构计算分析 . 114.1迈达斯软件模型电算.11五、模型重量及材料表 . 235.1材料表 . 23六、施工流程说明 . 24七、关键问题及对策预案 . 25八、参考文献 . 25 14一、设计说明 1.1 概述 本次竞赛模型为一大跨度结构，采

2、用竞赛组委会提供的规格的木质材料和502胶水制作，具体结构形式不限。此次跨度结构需满足竞赛组委会规定的净空要求: 下底宽500mm，净高165mm，侧高75mm，上底宽250mm；使用净空的平面宽度为300mm；并且比赛设有加载测试，需通过加载测试后，以各组模型重量为标准得出模型得分。竞赛的目的是为了在全面满足竞赛要求的前提下，通过合理设计模型的结构形式实现较大的结构强度、刚度以及稳定性，以承受静荷载和横向动荷载的作用，并且做到整个结构的质量尽可能小。整个分析设计过程需要综合运用结构力学和材料力学等相关的知识。1.2 材料性能分析 1.2.1 木材 本次竞赛中使用的木材均为桐木条，有三种规格：

3、2×2mm、2×4mm、2×6mm、2×8mm、1×55mm、5×8mm。木材有顺纹与横纹之分，顺纹力学性能较好，抗拉强度达到 60MPa，横纹力学性能则较差。在设计与制作过程中，我组充分利用木材顺纹的抗拉性能，尽量减小对木纤维的破坏。与其它材料相比，木材的延性较好，设计时做了充分的考虑。 1.2.2 胶水 根据赛题规定，502 胶水用作主体结构的粘结，涂胶的质量直接影响整个结构的性能，涂胶时应做到少量、均匀。502 胶水的腐蚀性较强，使用时要非常小心，且其挥发较快，涂胶之后应马上粘贴，否则粘结强度将会受到严重影响。 二、结构方案概念

4、设计 2.1 概述 考虑到赛题为一个大跨度结构，并且重量因素为模型评比要素之一，因此我们小组打算把模型做成一个框架结构。模型长530mm，宽245mm，高200mm，为一个长方形的框架结构，底部用502胶水粘于底板上，模型整体结构满足赛题净空要求。结构中利用三角形结构、并且充分利用桐木条的抗拉性能来提高模型的横向稳定性。在横向梁体运用剪力墙结构来增加梁体的抗压性能。模型整体结构紧凑，减少多余材料用量，并加大了主要梁体柱体的强度。2.2 框架设计 结合赛题关于加载点位置、加载状态、加载重量的要求， 我组把横向梁做成一个类似于剪力墙的箱形结构，以增加其抗拉性能。模型的支柱采用箱形结构，以增加模型整

5、体的抗压性能。模型支柱的平面内采用三角结构连接，使模型获得良好的抗扭性能，以应对加载测试中的横向动加载。三、模型制作设计与构造 3.1 总设计效果图 模型整体效果图图 2 加载节点示意图1 图 2 加载节点内视示意图23.2 主要连接图 图 3 柱底节点加固图 4 空心梁及加劲木片的形式图 5 梁柱连接节点3.3 模型尺寸及铁块布置详图 图 6 结构前视图图 6 结构左视图543211S11图 6 结构俯视图及加载点图示四、结构计算模型 4.1迈达斯软件模型电算1给出结构有限元计算模型。2主梁内力及变形计算1）结构重力引起主梁内力及变形计算（人行道荷载12.35KN/m）。2）活载引起主梁内力

6、及变形计算（为简化起见，冲击系数区1.2,荷载横向分布系数取0.6）。3) 均匀温度作用引起主梁内力及变形计算（成桥温度15）。要求给出各工况单独作用下主梁内力图及组合工况作用下的内力包络图，并分别以表格形式列出各工况控制截面内力值和变形值。1. 结构有限元计算模型。控制界面的节点号分别是：1,6,11,16,21,26,31,36,41,46,51,56,61,66,71,76,81将4跨连续梁划分成81个节点，80个单元。各个节点坐标如下：10.0000000.0000000.00000021.0000000.0000000.00000032.0000000.0000000.0000004

7、3.0000000.0000000.00000054.0000000.0000000.00000065.0250000.0000000.00000076.0000000.0000000.00000087.0000000.0000000.00000098.0000000.0000000.000000109.0000000.0000000.0000001110.0500000.0000000.0000001211.0000000.0000000.0000001312.0000000.0000000.0000001413.0000000.0000000.0000001514.0000000.0000

8、000.0000001615.0750000.0000000.0000001716.0000000.0000000.0000001817.0000000.0000000.0000001918.0000000.0000000.0000002019.0000000.0000000.0000002120.1000000.0000000.0000002221.0000000.0000000.0000002322.0000000.0000000.0000002423.0000000.0000000.0000002524.0000000.0000000.0000002625.1250000.0000000

9、.0000002726.0000000.0000000.0000002827.0000000.0000000.0000002928.0000000.0000000.0000003029.0000000.0000000.0000003130.1500000.0000000.0000003231.0000000.0000000.0000003332.0000000.0000000.0000003433.0000000.0000000.0000003534.0000000.0000000.0000003635.1750000.0000000.0000003736.0000000.0000000.00

10、00003837.0000000.0000000.0000003938.0000000.0000000.0000004039.0000000.0000000.0000004140.2000000.0000000.0000004241.0000000.0000000.0000004342.0000000.0000000.0000004443.0000000.0000000.0000004544.0000000.0000000.0000004645.2250000.0000000.0000004746.0000000.0000000.0000004847.0000000.0000000.00000

11、04948.0000000.0000000.0000005049.0000000.0000000.0000005150.2500000.0000000.0000005251.0000000.0000000.0000005352.0000000.0000000.0000005453.0000000.0000000.0000005554.0000000.0000000.0000005655.2750000.0000000.0000005756.0000000.0000000.0000005857.0000000.0000000.0000005958.0000000.0000000.00000060

12、59.0000000.0000000.0000006160.3000000.0000000.0000006261.0000000.0000000.0000006362.0000000.0000000.0000006463.0000000.0000000.0000006564.0000000.0000000.0000006665.3250000.0000000.0000006766.0000000.0000000.0000006867.0000000.0000000.0000006968.0000000.0000000.0000007069.0000000.0000000.0000007170.

13、3500000.0000000.0000007271.0000000.0000000.0000007372.0000000.0000000.0000007473.0000000.0000000.0000007574.0000000.0000000.0000007675.3750000.0000000.0000007776.0000000.0000000.0000007877.0000000.0000000.0000007978.0000000.0000000.0000008079.0000000.0000000.0000008180.4000000.0000000.000000荷载组合:恒载作

14、用 =自重+铺装+人行道 活载作用 =汽车荷载+人群荷载 综合作用是根据软件自动生成作用组合中选择的包络组合2.主梁内力及变形计算1）结构重力引起主梁内力及变形计算（人行道荷载12.35KN/m）。a.梁体自重情况下梁体自重作用内力图如下梁体自重作用变形图如下 梁体自重作用下各控制界面的变形值如下表 节点荷载DX (m)DY (m)DZ (m)RX (rad)RY (rad)RZ (rad)1梁体自重00000.00097406梁体自重00-0.00428900.000582011梁体自重00-0.0053450-0.000172016梁体自重00-0.0029340-0.000657021梁

15、体自重0000-0.00024026梁体自重00-0.00065200.000268031梁体自重00-0.00169300.000056036梁体自重00-0.0010940-0.000244041梁体自重00000046梁体自重00-0.00109400.000244051梁体自重00-0.0016930-0.000056056梁体自重00-0.0006520-0.000268061梁体自重00000.00024066梁体自重00-0.00293400.000657071梁体自重00-0.00534500.000172076梁体自重00-0.0042890-0.000582081梁体自重0

16、000-0.0009740梁体自重作用下的内力值如下表单元荷载位置轴向 (kN)剪力-y (kN)剪力-z (kN)扭矩 (kN*m)弯矩-y (kN*m)弯矩-z (kN*m)1梁体自重I100-81.470005梁体自重J600-29.690279.2906梁体自重I600-29.690279.29010梁体自重J110022.090298.37011梁体自重I110022.090298.37015梁体自重J160073.88057.25016梁体自重I160073.88057.25020梁体自重J2100125.660-444.09021梁体自重I2100-110.780-444.090

17、25梁体自重J2600-58.990-17.54026梁体自重I2600-58.990-17.54030梁体自重J3100-7.210148.81031梁体自重I3100-7.210148.81035梁体自重J360044.57054.94036梁体自重I360044.57054.94040梁体自重J410096.350-299.13041梁体自重I4100-96.350-299.13045梁体自重J4600-44.57054.94046梁体自重I4600-44.57054.94050梁体自重J51007.210148.81051梁体自重I51007.210148.81055梁体自重J5600

18、58.990-17.54056梁体自重I560058.990-17.54060梁体自重J6100110.780-444.09061梁体自重I6100-125.660-444.09065梁体自重J6600-73.88057.25066梁体自重I6600-73.88057.25070梁体自重J7100-22.090298.37071梁体自重I7100-22.090298.37075梁体自重J760029.690279.29076梁体自重I760029.690279.29080梁体自重J810081.47000b.桥面铺装自重作用下桥面铺装作用下内力图如下桥面铺装作用下变形图如下桥面铺装作用下各控制

19、界面变形值如下表节点荷载DX (m)DY (m)DZ (m)RX (rad)RY (rad)RZ (rad)1桥面铺装自重00000.00324206桥面铺装自重00-0.01427900.001938011桥面铺装自重00-0.0177930-0.000573016桥面铺装自重00-0.0097670-0.002187021桥面铺装自重0000-0.000798026桥面铺装自重00-0.0021700.000893031桥面铺装自重00-0.00563700.000187036桥面铺装自重00-0.0036420-0.000812041桥面铺装自重00000046桥面铺装自重00-0.00

20、364200.000812051桥面铺装自重00-0.0056370-0.000187056桥面铺装自重00-0.002170-0.000893061桥面铺装自重00000.000798066桥面铺装自重00-0.00976700.002187071桥面铺装自重00-0.01779300.000573076桥面铺装自重00-0.0142790-0.001938081桥面铺装自重0000-0.0032420桥面铺装自重作用下各控制截面内力值如下表单元荷载位置轴向 (kN)剪力-y (kN)剪力-z (kN)扭矩 (kN*m)弯矩-y (kN*m)弯矩-z (kN*m)1桥面铺装自重I100-27

21、1.220005桥面铺装自重J600-98.830929.7506桥面铺装自重I600-98.830929.75010桥面铺装自重J110073.550993.27011桥面铺装自重I110073.550993.27015桥面铺装自重J1600245.930190.58016桥面铺装自重I1600245.930190.58020桥面铺装自重J2100418.310-1478.35021桥面铺装自重I2100-368.770-1478.35025桥面铺装自重J2600-196.390-58.38026桥面铺装自重I2600-196.390-58.38030桥面铺装自重J3100-24.01049

22、5.37031桥面铺装自重I3100-24.010495.37035桥面铺装自重J3600148.380182.89036桥面铺装自重I3600148.380182.89040桥面铺装自重J4100320.760-995.81041桥面铺装自重I4100-320.760-995.81045桥面铺装自重J4600-148.380182.89046桥面铺装自重I4600-148.380182.89050桥面铺装自重J510024.010495.37051桥面铺装自重I510024.010495.37055桥面铺装自重J5600196.390-58.38056桥面铺装自重I5600196.390-5

23、8.38060桥面铺装自重J6100368.770-1478.35061桥面铺装自重I6100-418.310-1478.35065桥面铺装自重J6600-245.930190.58066桥面铺装自重I6600-245.930190.58070桥面铺装自重J7100-73.550993.27071桥面铺装自重I7100-73.550993.27075桥面铺装自重J760098.830929.75076桥面铺装自重I760098.830929.75080桥面铺装自重J8100271.22000c.人行道板情况下人行道板自重作用下内力图如下人行道板自重作用下变形图如下人行道板自重作用下各控制截面变

24、形值如下表节点荷载DX (m)DY (m)DZ (m)RX (rad)RY (rad)RZ (rad)1人行道板自重00000.00214106人行道板自重00-0.0094300.00128011人行道板自重00-0.0117510-0.000379016人行道板自重00-0.006450-0.001444021人行道板自重0000-0.000527026人行道板自重00-0.00143300.00059031人行道板自重00-0.00372300.000124036人行道板自重00-0.0024050-0.000536041人行道板自重00000046人行道板自重00-0.00240500

25、.000536051人行道板自重00-0.0037230-0.000124056人行道板自重00-0.0014330-0.00059061人行道板自重00000.000527066人行道板自重00-0.0064500.001444071人行道板自重00-0.01175100.000379076人行道板自重00-0.009430-0.00128081人行道板自重0000-0.0021410人行道板自重作用下各控制截面内力值如下表单元荷载位置轴向 (kN)剪力-y (kN)剪力-z (kN)扭矩 (kN*m)弯矩-y (kN*m)弯矩-z (kN*m)1人行道板自重I100-179.110005人

26、行道板自重J600-65.27061406人行道板自重I600-65.270614010人行道板自重J110048.570655.96011人行道板自重I110048.570655.96015人行道板自重J1600162.410125.86016人行道板自重I1600162.410125.86020人行道板自重J2100276.250-976.3021人行道板自重I2100-243.540-976.3025人行道板自重J2600-129.70-38.55026人行道板自重I2600-129.70-38.55030人行道板自重J3100-15.850327.14031人行道板自重I3100-15

27、.850327.14035人行道板自重J360097.990120.78036人行道板自重I360097.990120.78040人行道板自重J4100211.830-657.63041人行道板自重I4100-211.830-657.63045人行道板自重J4600-97.990120.78046人行道板自重I4600-97.990120.78050人行道板自重J510015.850327.14051人行道板自重I510015.850327.14055人行道板自重J5600129.70-38.55056人行道板自重I5600129.70-38.55060人行道板自重J6100243.540-9

28、76.3061人行道板自重I6100-276.250-976.3065人行道板自重J6600-162.410125.86066人行道板自重I6600-162.410125.86070人行道板自重J7100-48.570655.96071人行道板自重I7100-48.570655.96075人行道板自重J760065.270614076人行道板自重I760065.270614080人行道板自重J8100179.11000d.所有重力作用下所有重力作用下的内力图如下所有自重作用下变形图如下 所有自重作用下各控制截面变形值如下表节点荷载DX (m)DY (m)DZ (m)RX (rad)RY (ra

29、d)RZ (rad)1所有自重00000.00635806所有自重00-0.02799800.0038011所有自重00-0.0348890-0.001124016所有自重00-0.0191520-0.004288021所有自重0000-0.001565026所有自重00-0.00425400.001752031所有自重00-0.01105300.000367036所有自重00-0.0071420-0.001592041所有自重00000046所有自重00-0.00714200.001592051所有自重00-0.0110530-0.000367056所有自重00-0.0042540-0.00

30、1752061所有自重00000.001565066所有自重00-0.01915200.004288071所有自重00-0.03488900.001124076所有自重00-0.0279980-0.0038081所有自重0000-0.0063580所有重力作用下各控制截面内力值如下表单元荷载位置轴向 (kN)剪力-y (kN)剪力-z (kN)扭矩 (kN*m)弯矩-y (kN*m)弯矩-z (kN*m)1所有自重I100-531.80005所有自重J600-193.7901823.0406所有自重I600-193.7901823.04010所有自重J1100144.2201947.6011所

31、有自重I1100144.2201947.6015所有自重J1600482.220373.68016所有自重I1600482.220373.68020所有自重J2100820.230-2898.73021所有自重I2100-723.090-2898.73025所有自重J2600-385.080-114.46026所有自重I2600-385.080-114.46030所有自重J3100-47.070971.32031所有自重I3100-47.070971.32035所有自重J3600290.930358.61036所有自重I3600290.930358.61040所有自重J4100628.940-

32、1952.57041所有自重I4100-628.940-1952.57045所有自重J4600-290.930358.61046所有自重I4600-290.930358.61050所有自重J510047.070971.32051所有自重I510047.070971.32055所有自重J5600385.080-114.46056所有自重I5600385.080-114.46060所有自重J6100723.090-2898.73061所有自重I6100-820.230-2898.73065所有自重J6600-482.220373.68066所有自重I6600-482.220373.68070所有自

33、重J7100-144.2201947.6071所有自重I7100-144.2201947.6075所有自重J7600193.7901823.04076所有自重I7600193.7901823.04080所有自重J8100531.80002）活载引起主梁内力及变形计算（为简化起见，冲击系数区1.2,荷载横向分布系数取0.6）。a.汽车荷载情况汽车荷载作用下内力图如下汽车荷载作用下变形图如下汽车荷载作用下各控制截面变形值如下表节点荷载DX (m)DY (m)DZ (m)RX (rad)RY (rad)RZ (rad)1汽车荷载(全部)00000.00264306汽车荷载(全部)000.012005

34、00.001788011汽车荷载(全部)000.0161400.000547016汽车荷载(全部)000.01015200.001858021汽车荷载(全部)00000.001715026汽车荷载(全部)000.00830500.001464031汽车荷载(全部)000.012500.000411036汽车荷载(全部)000.0083800.001457041汽车荷载(全部)00000.001468046汽车荷载(全部)000.0083800.001458051汽车荷载(全部)000.012500.00041056汽车荷载(全部)000.00830700.001464061汽车荷载(全部)00

35、000.001715066汽车荷载(全部)000.01014800.001858071汽车荷载(全部)000.01614600.000547076汽车荷载(全部)000.01200300.001787081汽车荷载(全部)00000.0026420汽车荷载作用下各控制截面内力值如下表单元荷载位置轴向 (kN)剪力-y (kN)剪力-z (kN)扭矩 (kN*m)弯矩-y (kN*m)弯矩-z (kN*m)1汽车荷载(全部)I100275.580005汽车荷载(全部)J600178.70843.7806汽车荷载(全部)I600178.70843.78010汽车荷载(全部)J1100156.070

36、996.75011汽车荷载(全部)I1100156.070996.75015汽车荷载(全部)J1600232.90588.98016汽车荷载(全部)I1600232.90588.98020汽车荷载(全部)J2100301.880721.58021汽车荷载(全部)I2100299.060721.58025汽车荷载(全部)J2600218.780566.33026汽车荷载(全部)I2600218.780566.33030汽车荷载(全部)J3100135.590848.19031汽车荷载(全部)I3100135.590848.19035汽车荷载(全部)J3600215.940581.73036汽车荷载(全部)I3600215.940581.73040汽车荷载(全部)J4100294.4