扶摇而上-结构模型计算书.doc
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1、 第十届结构模型设计大赛承载组计算书作品名称:扶摇而上队伍名称:九万里参赛人员:日 期:2016年4月19日目录一、设计说明11、赛题分析12、结构选型13、结构特色3二、方案设计31、设计基本假定3 2、模型结构图43、主要构件材料表5 三、结构设计计算61、连续梁计算模型62、单跨计算模型93、侧向支撑计算模型114、桥面计算模型13四、结构分析总结.14一、设计说明根据竞赛规则要求,我们从桥梁受小车移动荷载作用影响,桥梁材料主要承受压力、拉力和剪力等特性出发,考虑动载惯性力施荷和静力加载较大等情况,同时结合节省材料、经济美观,最不利面优化等原则,根据比赛提供的竹质材料和502胶水粘接材料
2、,确定本组参赛的桥梁模型为桁架结构梁式桥。1.赛题分析:通过精读赛题,我们一致认为此次模型最关键的地方有三处: 1:山体模型与桥梁模型的连接方式。为了最大限度地减轻模型质量,我们的桥梁宽度决定采用120mm宽度,在搭接部分采用老师的建议,做一个“夹子”,夹住搭接平台。2:桥梁的长度,形状以及河流的位置。桥梁曲线部分长2467mm,约占桥梁总长度的78%,河流所经地不能设立支撑,此处应根据小车运动过程中桥梁的受力情况进行分析,选取支撑点及确定不同支柱的承载力。3:桥梁的整体质量与强度。比赛中,模型的质量占了60%的分数,因此,在保证结构稳定性的前提下,小车的质量是最关键的部分。鉴于竹皮具有良好的
3、抗拉性能,因此重心更多的放到抗压性上。2. 结构选型:整体概念:在尺寸符合比赛规则的前提下,坚持轻质、高强、可靠的原则,本结构桥梁以虎口为起点隧洞为终点,整个桥段约3177mm,其中弧线段2472mm,直线段705mm;起点与终点的高差通过均匀爬坡完成,爬升坡度约为4o;将桥墩设置在河流两侧各两对,尾段跨中一对,同时适当增加柱间支撑;为了满足桥梁抗弯刚度及抗剪的要求,我们选择了变截面桁架梁,梁底部以弧段呈现;桥梁两端与踏板搭接处以槽型的“夹子”加固搭接,以防脱落。结构外形结构概念图典型跨段概念图材料截面选择本结构支撑选用T形梁,矩形结构,具有良好的刚度,桁架部分用角钢进行连接,既轻质,又能满足
4、强度的要求。在受拉部分利用竹皮自生的优势,用条状细竹皮链接构件。杆件截面尺寸会根据受力情况进行调整,以在满足刚度条件下最大限度减轻质量。具体的材料截面及使用情况见主要构件材料表。 节点设计3、 结构特色 (1)模型跨间梁为桁架结构,受力简单明了易于分析,适合存在多种复杂荷载的情况,同时梁截面惯性矩大抗弯刚度好。 (2)模型应用了T型构件和角钢形构件,充分减轻了构件的重量,又保证了构件的强度。 (3)桥梁跨段下部做成弧形结构,充分利用了竹皮的抗拉性能。三:方案设计1、 设计基本假定(1)桥面连续均匀,忽略结构自重。(2)支座按刚节点计算,桁架之间的节点按铰接点计算。(3)加载时,忽略桥面坡度的影
5、响,小车静荷载以竖向集中荷载形式,动荷载以水平惯性力形式,作用在桥面,然后传递给各个杆件。(4)内力计算以单跨计算模型为主,连续梁及侧向支撑计算模型为辅。(5)利用“化曲为直”思想将桥面弧线段简化为直线段计算。2、 模型结构图取典型跨段为计算基础正视图俯视图侧视图3、 主要构件材料表构建名称标号形状尺寸(mm)长度(mm)数量面积(mm2)矩形支撑110*7(双层)267.8236420.823092420243359.4248878.44397.2254019.25429.1258357.6角钢156*6(双层)75+151+100+151+75226496T形梁15宽度:120翼缘:10腹
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