结构设计大赛计算书模板

1、第1组设计说明作品名称 龙龙 骨 桥 作品重量 3442g 队伍名称 实实验建设设兵团 学生姓名名 杨杨丽丽 学号 6044321105005 学生姓名名 张张 洋 学号 66043331005166 学生姓名名 韩韩 兴 学号 66043331005099 建筑方案说说明1、建筑材材料A0绘图纸纸两张、2000ml白乳胶胶、线。在在实际制制作中常常常在白白纸之间间刷上胶胶，故所所用的材材料实际际上是纸纸胶复合合材料。根根据组委委会提供供的参考考资料可可知：纸纸胶复合合材料受受拉时呈呈现线弹弹性和脆脆性，受受拉弹性性模量为为Et=24492.2 NN/mmm2， 抗拉强强度设计计值为ft=32

2、2.911N/ mm2；不失失稳的情情况下纸纸管的抗抗压强度度设计值值为Ec=7.18 N/mmm2，是理理想的弹弹塑性材材料，受受压弹性性模量为为fc=8331.889 N/mmm2。其抗抗拉强度度设计值值ft是抗压压强度设设计值fc的4倍多，可可见纸的的受拉性性能比受受压性能能好的多多。2、建筑工工程我们利用纸纸胶的抗抗拉、抗抗压和抗抗弯性能能，及绳绳子的抗抗拉强度度高而无无刚度特特点，用用纸胶构构件和绳绳子搭制制一座跨跨度10040mmm，桥桥宽1990mmm的纸桥桥。通过过最合理理的结构构设计，构构件尺寸寸设计和和最优的的构件组组装方法法，以达达到在用用料最省省的条件件下尽可可能地通通

3、过更大大的荷载载，使荷荷质比达达值最大大，充分分发挥材材料的力力学性能能。结构设计说说明1、结构的的选型按设计要求求，小车车的速度度较慢，故故可以不不考虑荷荷载的动动态效应应，即把把每一时时刻的荷荷载都当当作静荷荷载处理理。小车车从杆的的一端移移到另一一端，内内应力最最大处的的包络图图如右图图所示，为为一抛物物线方程程y=-(x-1/22)22+1/2,取其为为设计拱拱轴线，在在拱的构构造上我我们用三三根杆做做成梯形形来代替替合理拱拱轴线。拱桥按桥面面的位置置分为上上承式，中中承式，下下承式。上承式桥优优点是桥桥面系构构造简单单，拱圈圈与墩台台的宽度度较小，桥桥上视野野开阔，施施工方便便；缺点

4、点是桥梁梁的建筑筑高度大大，纵坡坡大和引引桥长。一一般用在在跨度较较大的桥桥梁。中承式桥的的优点是是建筑高高度较小，引引道较短短；缺点点是桥梁梁宽度大大，构造造较复杂杂，施工工也较麻麻烦。下承式桥的的优点是是桥梁建建筑高度度很小，纵纵坡小，可可节省引引道长度度；缺点点是构造造复杂，拱拱肋施工工麻烦。一一般用于地地基差的的桥位上上。按照有无水水平推力力分可分分为有水水平推力力和无水水平推力力。在竖向荷载载作用下下拱脚对对墩台无无水平推推力作用用的拱桥桥。其推推力由刚刚性梁或或柔性杆杆件承受受，属于于内部超超静定、外外部静定定的组合合体系拱拱桥。适适用于地地质不良良的桥位位处，墩墩台与梁梁式桥基基

5、本相似似，体积积较大，只只能做成成下承式式桥，建建筑高度度很小，桥桥面标高高可设计计的很低低，降低低纵坡，减减小引桥桥长度，因因此可以以节约材材料。但但是，结结构的施施工比较较复杂。在竖向荷载载作用下下拱脚对对墩台有有水平推推力作用用的拱桥桥。水平平推力可可减小跨跨中弯矩矩，能建建成大跨跨度的桥桥梁。造造型美观观，城市市桥梁一一般优先先选用，可可做成上上承式、中中承式桥桥。缺点点是，对对地质要要求很高高，为防防止墩台台移动或或转动，墩墩台须设设计很大大，施工工较麻烦烦。我们知道在在纸桥加加载的时时候，并并没有提提供水平平力，由由这一点点在综合合考虑以以上两方方面我们们采取的的是下承承式拱桥桥。

6、主拱拱和承梁梁的截面面选择，为为了制作作方便我我们统一一选择了了圆形。在在主拱和和桥梁之之间我们们用5根绳子子来传递递拉力，其其中在结结构中心心附近我我们将1根绳子子做成十十字交叉叉型，主主要考虑虑提高绳绳子的稳稳定性和和传载传传荷能力力。主要要是水平平拱杆和和桥梁之之间的那那2根绳来来传力，另另两根绳绳主要是是为了位位置梯形形拱的稳稳定，当当然也能能传递共共和梁之之间的力力，所以以从侧面面看桥的的形式是是这样的的然后就是拱拱的横向向连接问问题，我我们用杆杆和绳来来维持横横向联系系。纵向向的切力力不会很很大所以以只是靠靠杆和两两品拱之之间的剪剪切力来来维持。以上就是我我们的结结构选型型。2、荷

7、载分分析此模型采用用下承式式拱桥，为为简化模模型的制制作难度度，使用用三根杆杆件做成成近似拱拱形。根根据设计计要求，模模型所受受荷载主主要为移移动荷载载，在实实验条件件下，可可不考虑虑水平荷荷载的影影响。在在上述前前提下，设设计时可可适当减减少水平平3、内力分分析在荷荷载作用用在下梁梁中心位位置时结结构内部部弯矩如如图所示示。此时，结构构内部的的轴力如如图其中红色区区域为受受拉区域域，蓝色色区域为为受压区区域。剪力图如下下。4、计算简简图 5、承载能能力估算算在结构下梁梁中心处处受到110千克力作作用时，上上面拱形形梁受到到最大压压应力为为10.88MMPa,按照线线形比例例关系，当当纸杆达达

8、到其抗抗拉极限限32.91NN/mmm2 时，其其承受的的荷载应应为30千克。但但考虑到到实际情情况，纸纸有可能能出现受受压情况况，失稳稳情况，而而且纸胶胶复合材材料与纸纸的力学学性能有有着很大大不同，所所以实际际承载应应该小于于30千克。第2组设计说明作品名称 简约之之美 作品重量 2110g 队伍名称 王者归归来 学生姓姓名 孙扬扬 学号 1044331101006 学生姓姓名 李欣欣 学号 1044331101005 学生姓名 钟坤 学号 1044331101117 学生姓姓名 张宏全全 学号 1004333101128 建筑设计说说明一、建筑设设计概念念和建筑筑构思建筑不仅是是凝固的的

9、音乐，更更是一种种语言，蕴蕴涵其中中的建筑筑手法，通通过构件件结构形形式和空空间处理理体现建建筑美。我我们从竞竞赛的要要求与实实际情况况相结合合的角度度出发，综综合考虑虑桥的受受力特点点，设计计了一座座，美观观朴实的的桥，名名为“简约之之美”“小桥流水水人家”江南水乡一一直是美美的代名名词，潺潺潺的流流水，绿绿绿的稻稻田，尤尤其是那那里的桥桥，给人人们留下下无限的的遐想。那那坐落在在水乡航航道上的的座座小小桥，无无一不轻轻巧、古古朴、典典雅。从从桥的点点滴中透透出人与与自然的的和谐之之美。我我们正是是从这点点出发设设计了“简约之之美”，我们们的桥小小巧，轻轻盈，而而且用简简约的线线条来表表现我

10、们们的设计计理念“人与自自然的和和谐之美美”“简约而不不简单”我们从结构构形式所所体自然然现出的的简洁明明快的风风格的基基础上； 根据纸纸的一些些力学性性质，充充分考虑虑桥的整整体受力力情况；最终我我们从受受力最好好的最简简单的三三角形入入手。制制作了“简约之之美”。“简约之美美”的整体体外型是是倒置的的三角形形，在桥桥面中间间有一竖竖立的柱柱子并用用纸带联联系到了了桥的两两端，巧巧妙的将将荷载分分担给桥桥端支座座。减小小了挠度度。两端端的纸带带用特殊殊方法进进行加固固。这样样使桥的的整体性性增强、提提高的抗抗载荷、抗倾倾覆能力力。一、“弯弓弓射雕”“简约之美美”外型独独特，桥桥梁和斜斜拉的纸

11、纸带犹如如一支已已拉满的的强弓；而横跨跨中的支支柱则是是那即将将离弦的的箭，箭箭头直指指天际，不不禁使人人想起一一代天骄骄成吉思思汗弯弓弓射大雕雕的豪迈迈之情。即即将离弦弦的箭恰恰是我们们的愿望望。希望望我们的的团队能能够腾飞飞，扶摇摇直上九九万里。二、结构选选型 三角桁架架 平面布布置要求求： 简简单，规规则，对对称。选选择工字字梁作为为主桥面面梁，有有较高的的抗弯能能力。 抗竖向向荷载布布置 在主桥桥面梁，跨中截截面处设设置竖立立柱，并并用纸带带斜拉到到桥体的的两端；以减少少跨中挠挠度，增增加桥体体的承载载能力。三、受力基基本特征征 整个桥桥体为空空间梁柱柱共同工工作的，主主体桥梁梁为主要

12、要受力体体，在跨跨中：运运用立柱柱和斜拉拉的纸带带分担荷荷载，立立柱承受受向下的的荷载并并将其分分给其上上的纸带带，遂将将荷载传传递到两两端桥基基上。四、模型制制作工艺艺桥面主梁 主梁工字字型采用用特制矩矩形模具具批量生生产，然然后拼接接，粘贴贴而成。质质量高，速速度快，养养护效率率高跨中立柱采用圆柱型型结构，充分利用圆柱的抗压能力，提高立柱的强度。接点处理 运用棉线线捆绑 、箍扎扎，并且且涂刷乳乳白胶加加固定型型。 提高 了接点的牢牢固性，提提高结构构整体性性。结构计算书书 计算简图1荷载分析析由于小车缓缓慢行驶驶，忽略略加速度度，其荷荷载可视视为静荷荷载，设小车的重重力为F牛顿；作用于于小

13、桥的的跨中。计算跨中立立柱和斜斜拉纸带带的受力力、跨中中挠度由Fn1、M1图得：由M1图和和Mp图得： 纸带面积 A = 0.2*440 = 8(mm2)工字横梁惯惯性距 I24433(mm2)由得：X1=0.443F当F=500N时，X= 21.5 (N)跨中挠度 y= y 符合要要求。2内力分析析 由上面面计算可可知：立立柱受压压力 F=X1=21.5 (N) 纸带受受拉力 F=200.9(N)所以两者均均符合要要求3 结论按荷载、受受力分析析，结构构可承受受10KKG重物物。但是是由于实实际结构构刚度较较弱以及及做工较较理想化化有一定定的人为为差距，所所以人为为规定一一个“保守系系数”K

14、P=0.88所以 结构构承重 F1000*00.8=80 (N)第3组设计说明作品名称 斩斩天堑 作品重重量 1995g 队伍名称 776255 学生姓名名 黄黄理卿 学号 1033332201009 学生姓名名 刘刘思嘉 学号 1033332201113 学生姓名名 徐徐 训 学号 1033332201118 学生姓名 陈陈 伟 学号 1033332201229建筑方案说说明 “一桥飞飞架南北北，天堑堑变通途途。” -毛泽东东水调调歌头 游泳泳1、桥梁美美学我国著名的的桥梁美美学专家家唐寰澄澄先生在在他的文文章和专专著中多多次提到到：三个个统一性性是美的的最重要要属性，即即（1）感性性和理性

15、性的统一一或感觉觉和意识识的统一一；（2）客观观和主观观的统一一或人和和自然的的协调统统一，即即“天人合合一”的思想想；（3）形式式和内容容的统一一，即造造型和功功能的一一致。归归纳起来来的桥梁梁美学法法则是：多样和和统一，协协调与和和谐，以以及比例例、对称称和韵律律。另外外还有八八纲：即即刚柔、动动静、阴阴阳、虚虚实的矛矛盾和统统一。我我的理解解是，设设计要有有新意，要要同中有有异，要和环环境协调调，结构构要求比比例匀称称，没有有画蛇添添足的多多余装饰饰，有动动感和韵韵律美。2、“斩天天堑”的简介介“天堑”即即指长江江，古来来就是南南北交通通的天然然屏障。“斩天堑”，设计计为跨越越在滚滚滚长

16、江之之上的过过江大桥桥，堪与与南京长长江大桥桥武汉长长江大桥桥、江阴阴长江大大桥相媲媲美。全桥长10040毫米，桥桥宽1660毫米，桥桥高2330毫米，跨跨中竖支支柱长2210毫米，两两侧小短短柱长为为80毫米。横横梁截面面为：高高21毫米，宽宽15毫米，厚厚1毫米。桥的横梁和和竖直柱柱为箱型型纸管拼拼接成整整体，下下部的悬悬索为1*15毫米纸带带，结构构简洁合合理，充充分发挥挥材料的的性能：纸带的的抗拉强强度高，用用来受拉拉；箱型型纸管的的箱型截截面适合合于受弯弯受剪。刚中有柔，柔柔中有刚刚，动中中有静，静静中有动动，刚柔柔并济，动动静结合合，蕴涵涵着一种种凝固的的动感和和韵律美美；结构构比

17、例匀匀称、与与自然环环境相协协调。结构设计说说明结构选型表1 各种种结构形形式优缺缺点的比比较结构形式优点缺点桁架杆件只受拉拉、压，材材料性能能得到充充分利用用结点不易处处理，制制作难度度大，重重量大拱受力合理、承承载力大大制作复杂、重重量大、计计算烦琐琐（移动动荷载作作用下，拱拱处于弯弯、剪、压压复合受受力状态态，稳定定性不好好验算）悬索、斜拉拉主要受拉，材材料性能能得到充充分利用用，跨度度可以很很大、重重量轻绳的弹性大大，加载载仪器不不提供锚锚固，制制作要求求苛刻，无无法实现现索拱受力明确、合合理，材材料性能能得到充充分利用用，重量量轻，制制作简单单、上承承式受荷荷便于小小车通过过，计算算

18、方便对受拉纸带带制作、安安装要求求高 通通过上表表的比较较，我们们容易得得出结论论：无论论从受力力、重量量、制作作加工各各个方面面看，索索拱结构构都是我我们的最最佳选择择。我们的桥采采用的结结构形式式为：索索拱结构构。外围围是大的的索拱，内内层是两两个小的的索拱，这这样索拱拱套索拱拱的结构构形式可可以减小小横梁的的计算长长度，防防止横梁梁的局部部破坏，提提高了梁梁的承载载力；换换言之，在在相同承承载力条条件下，与与不加两两个小索索拱的情情况相比比，它减减少了横横梁的卷卷纸的层层数，减减轻了重重量。结构受力明明确合理理，可以以从荷载载的传递递方式看看出：小车荷载桥桥面板横横梁2、结构模模型简化化

19、与荷载载分析（1）结构构模型简简化：桥的两榀索索拱结构构，由长长度、大大小、粗粗细完全全相同的的杆件或或纸带组组成，两两榀之间间的连接接通过三三根很薄薄的联系系杆连成成整体。由由于三根根联系杆杆很薄，我我们可以以忽略他他们的承承载作用用，把我我们的结结构简化化为平面面结构来来分析，简简化后的的计算简简图如下下图。二号均为压压杆，截截面型式式一样，如如右图所所示：受拉弹性模模量：抗拉强度设设计值：受压弹性模模量：抗拉强度设设计值：一号杆长：，二号号杆长：一、二号杆杆面积：一、二号杆杆的惯性性矩：（2）荷载载分析：桥受的荷载载主要是是：小车车和砝码码的移动动动荷载载（桥本本身和桥桥面板的的重量很很

20、轻，可可以忽略略不计）。小小车通过过电机的的牵引缓缓慢匀速速地通过过桥面，速速度约为为v=2ccm/ssec，由于于这个速速度很慢慢，我们们认为每每一时刻刻小车的的荷载为为静荷载载，动力力效应很很小，但但为了安安全起见见，我们们还是粗粗略的估估计一下下荷载的的动力放放大系数数D=11.1。由简支梁的的弯矩包包络图可可知：小小车在最最不利位位置时的的静荷载载分布图图如下图图所示：静荷载最不不利位置置简图内力分析计计算以下是用结结构力学学求解器器得到的的各内力力图。简化模型轴力图剪力图弯矩图4、构件承承载力稳稳定性验验算（1）承载载力验算算： 故一、二号号杆满足承承载力要要求。（2）稳定定性验算算

21、：按最不利情情况验算算，一端端固定，一一端自由由，取= 2。如图图所示：回转半径二号号杆：压杆长细比比：允许长细比比：二号杆属于于细长杆杆（大柔柔度杆），故故采用欧欧拉公式式：故二号杆不不会被压压曲；一一号杆比比二号杆短短，其临临界荷载载比二号号杆大，故故一号杆也也满足稳稳定验算算。（3）纸带带的抗拉拉验算：所有纸带截截面型式式一样，故故只需验验算一条条纸带即即可。纸纸带厚，宽宽，其横横截面积积，故其抗抗拉承载载力满满足承载载力要求求。（4）桥面面梁的验验算：在我们设计计的结构构型式中中，桥面面梁为一一连续梁梁，处于于压、弯弯、剪复复合受力力状态，若若不考虑虑剪力的的影响，可可以认为为桥面梁梁处于偏偏心受压压状态。桥面梁受力力简化过过程图在最不利荷荷载作用用下，如如果受压压侧和受受