工業(yè)14年地區(qū)生結(jié)構(gòu)設計競賽說明書圖片壓縮

目 第1章結(jié)構(gòu)選 設計背 賽題分析與設計要 賽題分 設計要 結(jié)構(gòu)選 模型設計特 第2章材料力學性 竹試件的抗壓性能試驗分 其他性能參 竹材密 其他強 試驗結(jié) 第3章結(jié)構(gòu)分 結(jié)構(gòu)建 內(nèi)力分 計算假 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算結(jié) 結(jié)構(gòu)承載力驗 結(jié)構(gòu)變形分 第4章模型制 制作流 下 構(gòu)件及節(jié)點制 裁剪竹 桿件制 節(jié)點制 模型拼 結(jié)束 參考文 隨著交通事業(yè)的快速發(fā)展橋梁及道的通行車輛日益增多由此導致對為了研究剛性橋墩單跨橋梁受力性能并實現(xiàn)優(yōu)化設計，利用計算分析軟件SAP2000，開展了剛性橋墩單跨橋梁結(jié)構(gòu)設計計算和分析；以竹材和502膠等為材計算書。計算主要內(nèi)容包括：我校結(jié)構(gòu)的試驗加載設備對竹材桿件的軸向抗壓竹條的抗拉強度等進行試SAP2000結(jié)構(gòu)的整體變形值，確保結(jié)構(gòu)的各項受力性能指標達到預期要求。：剛性橋墩單跨橋梁；承載力；變形；材料力學性1章結(jié)構(gòu)選1-1列出了幾種不同受力類型橋梁的實體景觀圖。（a）拱 （b）梁式（c）斜拉 （d）懸索1-1隨著交 事業(yè)的迅猛發(fā)展現(xiàn)代工程對橋梁承載能力的要求也不斷提高于此，本次競賽以剛性橋墩單跨橋梁結(jié)構(gòu)為賽題，計算書采用有限元計算軟件SAP2000502膠等為材賽題分50kg，相對于該比尺的竹材橋梁模型而言，此加載量還是狀況二：本次競賽對橋梁模型的外形尺寸有嚴格的規(guī)定。如要求橋面寬度在150mm~200mm范圍內(nèi)橋面長度不小于橋墩的凈跨度橋面在跨度加載點處）的結(jié)構(gòu)寬度應不大于200mm，結(jié)構(gòu)總高度不超過600mm等[5]。這些要求對于結(jié)構(gòu)模并規(guī)定最終以荷質(zhì)比F的大小作為競賽的主要判別標準，F(xiàn)的計算方法見（1-1F

FG

（1-（N；Q（N狀況四結(jié)構(gòu)在加載階段的跨中豎向變形過40mm也即結(jié)構(gòu)模型在滿足相應承載力要求的同時，還應滿足一定的剛度要求。502502膠水粘接成設計要但應的是如果結(jié)構(gòu)的設計形式不夠合理則有可能導致材料用量較多而結(jié)構(gòu)整502膠水的結(jié)構(gòu)選型I1-21-21-31-3該模型受力體系設置了類似于斜拉橋中的索塔和，其中擬采用竹材拼接而1-41-41-4。結(jié)構(gòu)選型IV1-5圖1-5越來越大的荷載作用由此通過拱形結(jié)構(gòu)與斜共同受力減少拱和索塔各自獨立結(jié)構(gòu)選型V1-6該模型受力體系是對結(jié)構(gòu)選型IV的改進。主要是將一部分斜拉竹條換成斜向桿該結(jié)構(gòu)的問題在于將竹條換成斜向桿的做法意味著要耗費的竹材同時這1-6SAP2000IVV均在承載力和變形方面具經(jīng)過對結(jié)構(gòu)選型IVV從節(jié)約材料用量角度與結(jié)構(gòu)選型IVV中將部分斜拉竹條換成斜桿，由此導致竹材的耗費；但同時，與結(jié)構(gòu)選型IV相比，由于結(jié)構(gòu)選型V較大程度減少了索塔所承VIV中索塔桿件耗材IVV的整體耗材比較相近，結(jié)構(gòu)選型V的整體耗材還略少一些。從確保結(jié)構(gòu)承載力角度出如上文所述，與結(jié)構(gòu)選型IV相比，結(jié)構(gòu)選型V較大程度減少了索塔所承受的壓設計較為合理，且做工水平基本一致的前提下，結(jié)構(gòu)選型IV和V的整體承載力較為從確保結(jié)構(gòu)剛度角度前提下，結(jié)構(gòu)選型IVV綜上所述，與結(jié)構(gòu)選型IV相比，結(jié)構(gòu)選型V在一定程度上節(jié)約了用材，同時能V作為此次參賽用的結(jié)構(gòu)模1-7

1-71-7結(jié)構(gòu)形式新穎，用料節(jié)點處理簡單可靠，美觀大注意選度[8]因此在模型設計中關鍵的構(gòu)件盡量使用順紋強度以充分發(fā)揮材料的力學性能1-860mm2章材料力學性×430×0.50mm本色側(cè)壓雙層復壓竹皮、1250×430×0.35mm本色側(cè)壓雙層復壓竹1250×430×0.20mm性能參考值為：彈性模量1.0×104MPa，抗拉強度60MPa?？紤]到竹材桿件的抗壓承所型中相關桿件的力學性能在進行了模型桿件的軸向受力試驗得到模、、，考慮到模型中作為索塔以及拱結(jié)構(gòu)的構(gòu)件是主要受力構(gòu)件故專門依據(jù)本模型中索塔以及拱結(jié)構(gòu)的構(gòu)件長度、截面尺寸等制作相應的試件。其中索塔、拱結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用壓桿模擬采用拉條模擬。據(jù)此，競賽組制作了壓桿試件5組，每組有試件若干根，如圖2-1；拉條試件共7組，每組有試件若干根。每組試件均具接觸面積從而獲得較好的加載效果見圖2-（a在拉條試件兩邊粘貼薄片增厚，2-2（b、、，2-1 （a）壓桿試件端部加墊 2-22-62-72-8。2-3 圖2-4壓桿試件固定和加載調(diào) 圖2-5拉條試件加載和數(shù)據(jù)記2-6試件的荷載-（a）試件端部竹皮脫膠開裂（b）試件中部竹皮脫膠開 （c）試件受壓屈2-7 （a）試件上端部拉 （b）試件下端部拉 （c）試件中部拉2-82-1，各組試件的受力-2-92-1號I3123123451234V1注：截面尺寸規(guī)格為高度×寬度×腹板厚×翼緣厚×長度（（a）第I（b）II（c）第III（d）IV（e）V2-9壓桿試件的受力-2-1拉條試件的試驗結(jié)果詳見表2-2，各組試件的荷載-變形曲線見圖2-10。通過對I3根拉條試件的加載結(jié)果表明：相同尺寸拉條試件的抗拉承載力基本相近，故為2-2號I12315141V1114注：截面尺寸規(guī)格為拉條厚度×寬度×長度（（a）第I （b）第II組和第III（b）第IV組和第V （b）第VI組和第VII2-10拉條試件的受力-竹材密100mm×100mm×0.2m（1.792g，1.813g1.814g0.907g/cm2，由于在制作的過5021.00g/cm2。其他強結(jié)合文獻竹[9]皮抗剪強度以及502膠水的力學性能數(shù)據(jù)2-32-3其他材料性能參竹皮抗剪強度502膠水抗剪強度II和壓桿試件IIIII的截面翼緣及腹板厚度均較試件III要大30%，但由于試件III的長度較之于試件II要小15%，加載結(jié)果表明試件III的抗壓承載力較試件II80%左右?？梢娫嚰L度越短，相應的承載48N/mm260m26000m210000/mm2的竹材彈性模量相比，本次試驗值整體略小。I組不同試件間的抗壓承載力最大30%，由于手工制作存在一定誤差，故在模型設計過程中應注意提高手工制后試件中部附近由于存在顯著的壓彎效應從而引起構(gòu)件失穩(wěn)破壞，第二種是構(gòu)件端2-72-8。3章結(jié)構(gòu)分結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行優(yōu)化的前提基礎[10]。本設計采用結(jié)構(gòu)分析軟件SAP2000[11]，在通過試在利用SAP2000進行結(jié)構(gòu)力學分析時，結(jié)合前期試做的實體模型的連接構(gòu)造以6000N/mm260N/mm2。應予的是實際加載過程中會在橋梁結(jié)構(gòu)跨中位置處通過熱熔膠將加載鋼（60mm構(gòu)。可見計算中將上述三種荷載按照集中荷載作用于結(jié)構(gòu)之上是一種近似簡化的做分析不會對結(jié)構(gòu)承載力的評價產(chǎn)生影響同時結(jié)合圣定理上述簡化做法對跨中在以上假定的基礎上，采用SAP2000建立計算模型如圖3-1，其中索塔構(gòu)件、拱構(gòu)件等均選用普通的Frame單元進行模擬構(gòu)件也選用Frame單元進行模擬，但對其拉壓力限值進行了調(diào)整，使其壓力上限值為0，即無法承受壓力。最終建3-1。3-1SAP20003-23-1ZX平面對稱，故對半榀編3-2

3-1號1---23---計算假沿橋梁結(jié)構(gòu)縱向的最大集中荷載：F46×9.8=58.8N；3-3。3-3結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算結(jié)第一級在加載鋼板左右兩端的吊鉤上各加上1個5kg砝碼施加豎向力（F1=F2=5kg，上一個3kg的砝碼施加橫向水平力（F4=3kg，代表橫向風力）。第一級加載條件下結(jié)3-4，其中力的單位是N，力矩的單位是N·mm，下同。3-4第二級在加載鋼板右（右車道上添加一個5kg砝碼（左車道不添（F1=5kg，3-5。3-5第三級在加載鋼板左端（左車道）5kg砝碼，右端不添加，使兩側(cè)荷載平2kg的砝碼施加縱向水3-6。3-6第四級、五級加2kg的砝碼施加縱向水平力。橫向風荷載不50kg，加載結(jié)束（本次比賽最大豎50kg50kg50kg）。限于篇幅，這里直接給出最大3-7。3-73.1節(jié)3-2

3-210002-3004-----5-----5----6-----7----基于SAP2000SAP2000的鋼結(jié)構(gòu)模塊進行構(gòu)件承載力驗算。從偏于保守出發(fā)，依據(jù)荷載規(guī)范的有關荷載組合規(guī)定，將可變荷載引起的內(nèi)力放大1.4倍[2,12]。所有構(gòu)件視為壓SAP2000計3-8。3-8SAP20003-81，且絕大多數(shù)情況下構(gòu)件的應力比均小于0.5，滿足要求。應予以的是：受到競賽中加載設備的限制，在加載過程中采用SAP20002章所述，對本模型的主要構(gòu)件進行了軸拉或軸壓試驗，現(xiàn)將針對不3-3。3-3試驗值理論最大計算值12-34--5--6--4.2節(jié)。3-954kg，達到預期 3-93-103-108.46mm40mm的變形限值要求。經(jīng)過將上述數(shù)據(jù)與實測的模型變形數(shù)據(jù)進行對比6000N/mm26000N/mm2，由此造成理論計算中結(jié)構(gòu)變形值較實測值略高。此外理論計算中所采用的其它假定也會造成計算結(jié)果與實際結(jié)果之間的差異。綜上，利用SAP2000軟件并結(jié)合相應的加載試驗分析，對本競賽小組設計的結(jié)4章模型制4-14-14-24-24-1112230.354890.350.354-24-2裁剪竹并考慮多一些竹片，以確保一定的材料富余量，裁剪好的竹片見圖4-3。 4-3桿件4-4。 （b）第二（c）第三 （d）第四4-4節(jié)點4-5~4-7是節(jié)點剛片的三維示意圖。 4-5 4-6 4-74-84-84-94-94-104-104-11結(jié)束新，為我們的青春添一份的回憶。解決實際工程問題是人生的終極目標，人生的最大意義也在此展現(xiàn)。此次結(jié)構(gòu)設計大賽正是給我們提供了一個展示自我和交流創(chuàng)新的平臺。通過賽事題目，增強了我們對工程問題的責任擔當，讓我們有意識地去了解工程中遇到的問題。雖然在整個參賽過程中，接連不斷的與失敗讓我們吃盡了苦頭，里我們曾幾次熬夜、我們曾爭執(zhí)不休、我們也曾滿身膠水；我們曾迷茫過、彷徨過、疑惑過、怨恨過……但我的細心指導下，我們不斷地改進優(yōu)化自己的模型、提高手工制桿水平、減輕質(zhì)量、優(yōu)化結(jié)構(gòu)，最終我們的模型走到了今天。每一次改進都是進步，每一次進步都是成功！通過此次比賽，我們培養(yǎng)了自己的團隊合作精神、創(chuàng)新精神、敬業(yè)精神和動手能力，還有大家在一起吃苦耐勞的團隊協(xié)作精神！表示感謝！原來學習生活中不曾有過的東西，這也是舉辦本次大賽的目的之一。在這份計算書里，我們用自己有限的水平勾畫著心中的藍圖，對它充滿信心，相信自己能夠成功。當然其中仍可能有疏漏、有不足，懇切希望評審專家提出批評意見和建議，以利于我們的學習與改進。結(jié)構(gòu)設計大賽的舉辦歷史悠久，預祝此次結(jié)構(gòu)設計競賽取 功二零一四年十參考文高興元.橋梁工程[M].:,JTGTF50-2011《公路橋涵規(guī)范》.:人民交通,周水興.橋梁工程(第2版)[M].重慶:重慶大學,,,,等.大學生結(jié)構(gòu)設計競賽中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與發(fā)揮[J].高等建筑教育2011,20(5):121-124.第四屆中南地區(qū)大學生結(jié)構(gòu)設計競賽組織.“中辰杯”中南地區(qū)第四屆大學生結(jié)構(gòu)設計競賽細則[R].廣州:華南,2014.,,.淺談大學生結(jié)構(gòu)模型設計競賽[J].中國高新技術產(chǎn)業(yè),2013(10):27-28.張,.淺談結(jié)構(gòu)設計競賽的材料性能和模型細節(jié)處理[J].科協(xié)2011(1):72-GB50005-2003木結(jié)構(gòu)設計