工业14年地区生结构设计竞赛说明书图片压缩

目 第1章结构选 设计背 赛题分析与设计要 赛题分 设计要 结构选 模型设计特 第2章材料力学性 竹试件的抗压性能试验分 其他性能参 竹材密 其他强 试验结 第3章结构分 结构建 内力分 计算假 结构内力计算结 结构承载力验 结构变形分 第4章模型制 制作流 下 构件及节点制 裁剪竹 杆件制 节点制 模型拼 结束 参考文 随着交通事业的快速发展桥梁及道的通行车辆日益增多由此导致对为了研究刚性桥墩单跨桥梁受力性能并实现优化设计，利用计算分析软件SAP2000，开展了刚性桥墩单跨桥梁结构设计计算和分析；以竹材和502胶等为材计算书。计算主要内容包括：我校结构的试验加载设备对竹材杆件的轴向抗压竹条的抗拉强度等进行试SAP2000结构的整体变形值，确保结构的各项受力性能指标达到预期要求。：刚性桥墩单跨桥梁；承载力；变形；材料力学性1章结构选1-1列出了几种不同受力类型桥梁的实体景观图。（a）拱 （b）梁式（c）斜拉 （d）悬索1-1随着交 事业的迅猛发展现代工程对桥梁承载能力的要求也不断提高于此，本次竞赛以刚性桥墩单跨桥梁结构为赛题，计算书采用有限元计算软件SAP2000502胶等为材赛题分50kg，相对于该比尺的竹材桥梁模型而言，此加载量还是状况二：本次竞赛对桥梁模型的外形尺寸有严格的规定。如要求桥面宽度在150mm~200mm范围内桥面长度不小于桥墩的净跨度桥面在跨度加载点处）的结构宽度应不大于200mm，结构总高度不超过600mm等[5]。这些要求对于结构模并规定最终以荷质比F的大小作为竞赛的主要判别标准，F的计算方法见（1-1F

FG

（1-（N；Q（N状况四结构在加载阶段的跨中竖向变形过40mm也即结构模型在满足相应承载力要求的同时，还应满足一定的刚度要求。502502胶水粘接成设计要但应的是如果结构的设计形式不够合理则有可能导致材料用量较多而结构整502胶水的结构选型I1-21-21-31-3该模型受力体系设置了类似于斜拉桥中的索塔和，其中拟采用竹材拼接而1-41-41-4。结构选型IV1-5图1-5越来越大的荷载作用由此通过拱形结构与斜共同受力减少拱和索塔各自独立结构选型V1-6该模型受力体系是对结构选型IV的改进。主要是将一部分斜拉竹条换成斜向杆该结构的问题在于将竹条换成斜向杆的做法意味着要耗费的竹材同时这1-6SAP2000IVV均在承载力和变形方面具经过对结构选型IVV从节约材料用量角度与结构选型IVV中将部分斜拉竹条换成斜杆，由此导致竹材的耗费；但同时，与结构选型IV相比，由于结构选型V较大程度减少了索塔所承VIV中索塔杆件耗材IVV的整体耗材比较相近，结构选型V的整体耗材还略少一些。从确保结构承载力角度出如上文所述，与结构选型IV相比，结构选型V较大程度减少了索塔所承受的压设计较为合理，且做工水平基本一致的前提下，结构选型IV和V的整体承载力较为从确保结构刚度角度前提下，结构选型IVV综上所述，与结构选型IV相比，结构选型V在一定程度上节约了用材，同时能V作为此次参赛用的结构模1-7

1-71-7结构形式新颖，用料节点处理简单可靠，美观大注意选度[8]因此在模型设计中关键的构件尽量使用顺纹强度以充分发挥材料的力学性能1-860mm2章材料力学性×430×0.50mm本色侧压双层复压竹皮、1250×430×0.35mm本色侧压双层复压竹1250×430×0.20mm性能参考值为：弹性模量1.0×104MPa，抗拉强度60MPa。考虑到竹材杆件的抗压承所型中相关杆件的力学性能在进行了模型杆件的轴向受力试验得到模、、，考虑到模型中作为索塔以及拱结构的构件是主要受力构件故专门依据本模型中索塔以及拱结构的构件长度、截面尺寸等制作相应的试件。其中索塔、拱结构构件采用压杆模拟采用拉条模拟。据此，竞赛组制作了压杆试件5组，每组有试件若干根，如图2-1；拉条试件共7组，每组有试件若干根。每组试件均具接触面积从而获得较好的加载效果见图2-（a在拉条试件两边粘贴薄片增厚，2-2（b、、，2-1 （a）压杆试件端部加垫 2-22-62-72-8。2-3 图2-4压杆试件固定和加载调 图2-5拉条试件加载和数据记2-6试件的荷载-（a）试件端部竹皮脱胶开裂（b）试件中部竹皮脱胶开 （c）试件受压屈2-7 （a）试件上端部拉 （b）试件下端部拉 （c）试件中部拉2-82-1，各组试件的受力-2-92-1号I3123123451234V1注：截面尺寸规格为高度×宽度×腹板厚×翼缘厚×长度（（a）第I（b）II（c）第III（d）IV（e）V2-9压杆试件的受力-2-1拉条试件的试验结果详见表2-2，各组试件的荷载-变形曲线见图2-10。通过对I3根拉条试件的加载结果表明：相同尺寸拉条试件的抗拉承载力基本相近，故为2-2号I12315141V1114注：截面尺寸规格为拉条厚度×宽度×长度（（a）第I （b）第II组和第III（b）第IV组和第V （b）第VI组和第VII2-10拉条试件的受力-竹材密100mm×100mm×0.2m（1.792g，1.813g1.814g0.907g/cm2，由于在制作的过5021.00g/cm2。其他强结合文献竹[9]皮抗剪强度以及502胶水的力学性能数据2-32-3其他材料性能参竹皮抗剪强度502胶水抗剪强度II和压杆试件IIIII的截面翼缘及腹板厚度均较试件III要大30%，但由于试件III的长度较之于试件II要小15%，加载结果表明试件III的抗压承载力较试件II80%左右。可见试件长度越短，相应的承载48N/mm260m26000m210000/mm2的竹材弹性模量相比，本次试验值整体略小。I组不同试件间的抗压承载力最大30%，由于手工制作存在一定误差，故在模型设计过程中应注意提高手工制后试件中部附近由于存在显著的压弯效应从而引起构件失稳破坏，第二种是构件端2-72-8。3章结构分结构构件进行优化的前提基础[10]。本设计采用结构分析软件SAP2000[11]，在通过试在利用SAP2000进行结构力学分析时，结合前期试做的实体模型的连接构造以6000N/mm260N/mm2。应予的是实际加载过程中会在桥梁结构跨中位置处通过热熔胶将加载钢（60mm构。可见计算中将上述三种荷载按照集中荷载作用于结构之上是一种近似简化的做分析不会对结构承载力的评价产生影响同时结合圣定理上述简化做法对跨中在以上假定的基础上，采用SAP2000建立计算模型如图3-1，其中索塔构件、拱构件等均选用普通的Frame单元进行模拟构件也选用Frame单元进行模拟，但对其拉压力限值进行了调整，使其压力上限值为0，即无法承受压力。最终建3-1。3-1SAP20003-23-1ZX平面对称，故对半榀编3-2

3-1号1---23---计算假沿桥梁结构纵向的最大集中荷载：F46×9.8=58.8N；3-3。3-3结构内力计算结第一级在加载钢板左右两端的吊钩上各加上1个5kg砝码施加竖向力（F1=F2=5kg，上一个3kg的砝码施加横向水平力（F4=3kg，代表横向风力）。第一级加载条件下结3-4，其中力的单位是N，力矩的单位是N·mm，下同。3-4第二级在加载钢板右（右车道上添加一个5kg砝码（左车道不添（F1=5kg，3-5。3-5第三级在加载钢板左端（左车道）5kg砝码，右端不添加，使两侧荷载平2kg的砝码施加纵向水3-6。3-6第四级、五级加2kg的砝码施加纵向水平力。横向风荷载不50kg，加载结束（本次比赛最大竖50kg50kg50kg）。限于篇幅，这里直接给出最大3-7。3-73.1节3-2

3-210002-3004-----5-----5----6-----7----基于SAP2000SAP2000的钢结构模块进行构件承载力验算。从偏于保守出发，依据荷载规范的有关荷载组合规定，将可变荷载引起的内力放大1.4倍[2,12]。所有构件视为压SAP2000计3-8。3-8SAP20003-81，且绝大多数情况下构件的应力比均小于0.5，满足要求。应予以的是：受到竞赛中加载设备的限制，在加载过程中采用SAP20002章所述，对本模型的主要构件进行了轴拉或轴压试验，现将针对不3-3。3-3试验值理论最大计算值12-34--5--6--4.2节。3-954kg，达到预期 3-93-103-108.46mm40mm的变形限值要求。经过将上述数据与实测的模型变形数据进行对比6000N/mm26000N/mm2，由此造成理论计算中结构变形值较实测值略高。此外理论计算中所采用的其它假定也会造成计算结果与实际结果之间的差异。综上，利用SAP2000软件并结合相应的加载试验分析，对本竞赛小组设计的结4章模型制4-14-14-24-24-1112230.354890.350.354-24-2裁剪竹并考虑多一些竹片，以确保一定的材料富余量，裁剪好的竹片见图4-3。 4-3杆件4-4。 （b）第二（c）第三 （d）第四4-4节点4-5~4-7是节点刚片的三维示意图。 4-5 4-6 4-74-84-84-94-94-104-104-11结束新，为我们的青春添一份的回忆。解决实际工程问题是人生的终极目标，人生的最大意义也在此展现。此次结构设计大赛正是给我们提供了一个展示自我和交流创新的平台。通过赛事题目，增强了我们对工程问题的责任担当，让我们有意识地去了解工程中遇到的问题。虽然在整个参赛过程中，接连不断的与失败让我们吃尽了苦头，里我们曾几次熬夜、我们曾争执不休、我们也曾满身胶水；我们曾迷茫过、彷徨过、疑惑过、怨恨过……但我的细心指导下，我们不断地改进优化自己的模型、提高手工制杆水平、减轻质量、优化结构，最终我们的模型走到了今天。每一次改进都是进步，每一次进步都是成功！通过此次比赛，我们培养了自己的团队合作精神、创新精神、敬业精神和动手能力，还有大家在一起吃苦耐劳的团队协作精神！表示感谢！原来学习生活中不曾有过的东西，这也是举办本次大赛的目的之一。在这份计算书里，我们用自己有限的水平勾画着心中的蓝图，对它充满信心，相信自己能够成功。当然其中仍可能有疏漏、有不足，恳切希望评审专家提出批评意见和建议，以利于我们的学习与改进。结构设计大赛的举办历史悠久，预祝此次结构设计竞赛取 功二零一四年十参考文高兴元.桥梁工程[M].:,JTGTF50-2011《公路桥涵规范》.:人民交通,周水兴.桥梁工程(第2版)[M].重庆:重庆大学,,,,等.大学生结构设计竞赛中创新能力的培养与发挥[J].高等建筑教育2011,20(5):121-124.第四届中南地区大学生结构设计竞赛组织.“中辰杯”中南地区第四届大学生结构设计竞赛细则[R].广州:华南,2014.,,.浅谈大学生结构模型设计竞赛[J].中国高新技术产业,2013(10):27-28.张,.浅谈结构设计竞赛的材料性能和模型细节处理[J].科协2011(1):72-GB50005-2003木结构设计