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 1
HYPERLINK\l"_Toc277247322"1、赛题分析 1
2、结构选型HYPERLINK\l"_Toc277247323" 1
HYPERLINK\l"_Toc277247324"3、结构特色 3
HYPERLINK\l"_Toc277247325"二、方案设计 3
1、设计基本假定 3
2、模型结构图HYPERLINK\l"_Toc277247326" 4
3、主要构件材料表HYPERLINK\l"_Toc277247327" 5
三、结构设计计算HYPERLINK\l"_Toc277247331" 6
HYPERLINK\l"_Toc277247334"1、连续梁计算模型 6
HYPERLINK\l"_Toc277247347"2、单跨计算模型 9
HYPERLINK\l"_Toc277247347"3、侧向支撑计算模型 11
4、HYPERLINK\l"_Toc277247347"桥面计算模型 13
四、结构分析总结 ...................................14

PAGE\*MERGEFORMAT-17-

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+