扶摇而上-结构模型计算书.doc

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TOC\o"1-3"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc277247317"一、设计说明1HYPERLINK\l"_Toc277247322"1、赛题分析12、结构选型HYPERLINK\l"_Toc277247323"1HYPERLINK\l"_Toc277247324"3、结构特色3HYPERLINK\l"_Toc277247325"二、方案设计31、设计基本假定32、模型结构图HYPERLINK\l"_Toc277247326"43、主要构件材料表HYPERLINK\l"_Toc277247327"5三、结构设计计算HYPERLINK\l"_Toc277247331"6HYPERLINK\l"_Toc277247334"1、连续梁计算模型6HYPERLINK\l"_Toc277247347"2、单跨计算模型9HYPERLINK\l"_Toc277247347"3、侧向支撑计算模型114、HYPERLINK\l"_Toc277247347"桥面计算模型13四、结构分析总结...................................14PAGE\*MERGEFORMAT-16-一、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，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抗拉性能，因此重心更多的放到抗压性上。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。=1\*GB3①结构外形结构概念图典型跨段概念图=2\*GB3②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。=3\*GB3③节点设计结构特色（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。模型结构图取典型跨段为计算基础正视图俯视图侧视图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1—56*6（双层）75+151+100+151+75226496T形梁1—5宽度：120翼缘：10腹板：7厚度：1010520400备注底座，夹子以及其他细小杆件花费材料较少，因而未作计算结构设计计算连续梁计算模型将整个桥梁简化