2014年全國(guó)大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽-桁架橋

2014年全國(guó)大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽-桁架橋

2014年第六屆全國(guó)大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽計(jì)算書作品名稱：未提供參賽學(xué)校：未提供參賽隊(duì)員：未提供指導(dǎo)教師：未提供氣勢(shì)如虹，二○一四年五月。目錄第一章設(shè)計(jì)說明1.作品簡(jiǎn)介1.1基本參數(shù)本作品基本參數(shù)如下：-高度：未提供-面積：未提供-材料：未提供-荷載：未提供1.2結(jié)構(gòu)詳圖本作品的結(jié)構(gòu)詳圖如下：（此處應(yīng)該插入一張圖片或者詳細(xì)的文字說明，但是作者未提供）2.設(shè)計(jì)思路本作品的設(shè)計(jì)思路如下：（作者未提供任何內(nèi)容）3.結(jié)構(gòu)選型3.1模型結(jié)構(gòu)選擇本作品的模型結(jié)構(gòu)選擇如下：（作者未提供任何內(nèi)容）3.2材料截面選擇在選擇材料截面時(shí)，需要考慮結(jié)構(gòu)的承載能力和經(jīng)濟(jì)性。一般來說，截面越大，承載能力就越大，但成本也會(huì)相應(yīng)增加。因此，在確定材料截面時(shí)，需要綜合考慮成本和承載能力。4結(jié)點(diǎn)制作4.1長(zhǎng)桿件接長(zhǎng)連接長(zhǎng)桿件接長(zhǎng)連接是指兩根長(zhǎng)桿件連接在一起的情況。在制作這種連接時(shí)，需要確保連接處的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。一般來說，可以采用焊接或螺栓連接的方式。4.2垂直結(jié)點(diǎn)連接垂直結(jié)點(diǎn)連接是指兩根桿件在垂直方向上連接在一起的情況。在制作這種連接時(shí)，需要確保連接處的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。一般來說，可以采用焊接或螺栓連接的方式。4.3受拉斜結(jié)點(diǎn)連接受拉斜結(jié)點(diǎn)連接是指桿件在受拉狀態(tài)下與斜桿連接在一起的情況。在制作這種連接時(shí)，需要確保連接處的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。一般來說，可以采用焊接或螺栓連接的方式。4.4受壓斜結(jié)點(diǎn)連接受壓斜結(jié)點(diǎn)連接是指桿件在受壓狀態(tài)下與斜桿連接在一起的情況。在制作這種連接時(shí)，需要確保連接處的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。一般來說，可以采用焊接或螺栓連接的方式。第二章設(shè)計(jì)計(jì)算1基本假定在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，需要做出一些基本假定，以便進(jìn)行計(jì)算。這些假定包括：結(jié)構(gòu)的載荷、材料的強(qiáng)度和剛度、結(jié)構(gòu)的幾何形狀等。在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修正，并進(jìn)行合理的安全系數(shù)設(shè)計(jì)。第一章設(shè)計(jì)說明1.1作品簡(jiǎn)介本作品采用桁架結(jié)構(gòu)，模型高度為240mm，寬度為150mm，支點(diǎn)跨度為1200mm，總長(zhǎng)為1340mm。2.白紙參數(shù)在進(jìn)行模型設(shè)計(jì)之前，需要確定一些基本參數(shù)。本設(shè)計(jì)中，我們采用了以下參數(shù)：-模型高度：240mm-模型寬度：150mm-支點(diǎn)跨度：1200mm3.模型建立在確定了基本參數(shù)之后，我們開始進(jìn)行模型建立。首先，我們需要選擇合適的材料，并確定模型的結(jié)構(gòu)形式。本設(shè)計(jì)中，我們采用了桁架結(jié)構(gòu)，以保證模型的穩(wěn)定性和承載能力。4.內(nèi)力計(jì)算在模型建立完成后，我們需要對(duì)其進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，以確定各個(gè)部位的受力情況。通過內(nèi)力計(jì)算，我們可以得出模型在不同載荷下的應(yīng)力分布情況，為后續(xù)的承載力計(jì)算和驗(yàn)算提供依據(jù)。5.位移計(jì)算除了內(nèi)力計(jì)算之外，我們還需要進(jìn)行位移計(jì)算，以確定模型在不同載荷下的變形情況。通過位移計(jì)算，我們可以得出模型在承受不同載荷時(shí)的變形情況，為后續(xù)的局部受壓驗(yàn)算提供依據(jù)。6.承載力計(jì)算在完成內(nèi)力計(jì)算和位移計(jì)算之后，我們可以開始進(jìn)行承載力計(jì)算。承載力計(jì)算是本設(shè)計(jì)的重要部分，通過承載力計(jì)算，我們可以得出模型在承受不同載荷時(shí)的最大承載能力，為后續(xù)的驗(yàn)算提供依據(jù)。7.局部受壓驗(yàn)算最后，我們需要進(jìn)行局部受壓驗(yàn)算，以確定模型在承受極限載荷時(shí)的局部受壓情況。通過局部受壓驗(yàn)算，我們可以確定模型的安全性，并對(duì)其進(jìn)行必要的優(yōu)化和改進(jìn)。第三章總結(jié)本設(shè)計(jì)通過對(duì)基本參數(shù)的確定、模型建立、內(nèi)力計(jì)算、位移計(jì)算、承載力計(jì)算和局部受壓驗(yàn)算等步驟的實(shí)施，得出了模型在承受不同載荷時(shí)的應(yīng)力分布、變形情況和承載能力，為后續(xù)的優(yōu)化和改進(jìn)提供了依據(jù)。本設(shè)計(jì)中，垂直結(jié)點(diǎn)連接采用了三角形支撐結(jié)構(gòu)，即在每個(gè)垂直結(jié)點(diǎn)處，我們制作了一個(gè)三角形支撐結(jié)構(gòu)，將上、下弦桿與垂直桿相連，以增加結(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。同時(shí)，在粘接過程中，我們采用了多層紙張和白乳膠的組合，以確保結(jié)點(diǎn)的牢固性和穩(wěn)定性。4.3水平結(jié)點(diǎn)連接水平結(jié)點(diǎn)連接采用了榫接結(jié)構(gòu)，即將水平桿件和垂直桿件的交叉處制作成榫接結(jié)構(gòu)，以增加結(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。在制作過程中，我們采用了多層紙張和白乳膠的組合，以確保結(jié)點(diǎn)的牢固性和穩(wěn)定性。5結(jié)構(gòu)優(yōu)化在模型制作的過程中，我們通過不斷的試驗(yàn)和優(yōu)化，逐步提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載力。具體優(yōu)化措施包括增加結(jié)點(diǎn)的支撐面積，增加桿件的截面厚度，增加連接的牢固性等。經(jīng)過多次試驗(yàn)和優(yōu)化，我們最終得到了一個(gè)穩(wěn)定性和承載力都較好的模型結(jié)構(gòu)。6結(jié)構(gòu)測(cè)試為了驗(yàn)證模型的穩(wěn)定性和承載力，我們進(jìn)行了靜載測(cè)試和動(dòng)載測(cè)試。靜載測(cè)試結(jié)果表明，模型能夠承受四塊鐵塊的豎直靜荷載，且變形較小。動(dòng)載測(cè)試結(jié)果表明，模型能夠承受一定的動(dòng)態(tài)荷載，且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性良好。7結(jié)論通過本次模型制作和測(cè)試，我們得出了以下結(jié)論：（1）空間桁架結(jié)構(gòu)是一種穩(wěn)定性和承載力較好的結(jié)構(gòu)形式。（2）桁架結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中，需要考慮結(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，材料的截面選擇等因素。（3）通過不斷的試驗(yàn)和優(yōu)化，可以提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載力。（4）靜載測(cè)試和動(dòng)載測(cè)試是驗(yàn)證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和承載力的有效方法。文章中存在的格式錯(cuò)誤已經(jīng)被刪除。以下是改寫后的文章：為了連接桿件，我們?cè)诿總€(gè)桿件兩端各預(yù)留10mm，然后四邊剪開向外彎折90°。在彎折平面上貼上涂抹白乳膠的小紙片后，再與其他桿件垂直對(duì)接。然而，我們?cè)趯?shí)際操作中發(fā)現(xiàn)，四條折痕往往不在同一平面上，這樣勢(shì)必會(huì)增大縫隙因而增大位移。為了解決這個(gè)問題，我們?cè)诓眉埱皩⑿枰恼酆塾脽o油墨的筆畫出痕跡。這樣在以后的彎折過程中，折痕會(huì)沿著之前畫的痕跡對(duì)折，效果非常明顯。受拉斜結(jié)點(diǎn)連接的制作方法與垂直結(jié)點(diǎn)連接相似。不同之處在于，只有一相對(duì)的兩邊向外彎折，而且彎折角度和長(zhǎng)度都不同，另一相對(duì)的兩邊不彎折。為了增大粘接面積，同樣要在彎折的那個(gè)平面內(nèi)貼小紙片。由于受點(diǎn)不用考慮結(jié)點(diǎn)脫落的問題，在滿足局部承壓的前提下，我們只需將裁好的桿件拼接即可。為了具有較大的接觸面，我們?nèi)匀徊捎觅N小紙片的方法。在本章設(shè)計(jì)計(jì)算中，我們假定節(jié)點(diǎn)粘結(jié)處按照鉸接計(jì)算，本模型為兩榀桁架，荷載取為豎直集中靜荷載，僅作用在節(jié)點(diǎn)處。集中力取23.55KN。我們不考慮加載和撤除臨時(shí)支撐時(shí)的動(dòng)荷載影響，忽略橋本身自重，材料材質(zhì)均勻。我們使用結(jié)構(gòu)求解器對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)的模型結(jié)構(gòu)的幾何組成進(jìn)行了分析。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，我們將所有節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)化為鉸接。為了連接桿件，我們?cè)诿總€(gè)桿件兩端各預(yù)留10mm，然后四邊剪開向外彎折90°。在彎折平面上貼上涂抹白乳膠的小紙片后，再與其他桿件垂直對(duì)接。然而，我們?cè)趯?shí)際操作中發(fā)現(xiàn)，四條折痕往往不在同一平面上，這樣勢(shì)必會(huì)增大縫隙因而增大位移。為了解決這個(gè)問題，我們?cè)诓眉埱皩⑿枰恼酆塾脽o油墨的筆畫出痕跡。這樣在以后的彎折過程中，折痕會(huì)沿著之前畫的痕跡對(duì)折，效果非常明顯。本文展示了一個(gè)數(shù)據(jù)表格，其中列標(biāo)題為“單元”，“碼軸力”，“剪力”，“彎矩”，分別對(duì)應(yīng)每個(gè)單元的這些力的數(shù)值。數(shù)據(jù)表格中的每一行代表一個(gè)單元，其中第一列為單元編號(hào)。數(shù)據(jù)表格的前半部分列出了正向載荷的值，而后半部分列出了反向載荷的值。為了更好地呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，可以將表格轉(zhuǎn)化為圖表或者其他可視化形式。此外，還可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，以得出更有意義的結(jié)論。5.位移計(jì)算在跨中無支撐的情況下，需要求解跨中節(jié)點(diǎn)的位移Δcv。實(shí)際狀態(tài)下各桿件的軸力為F=23.55KN（見圖），而在虛擬狀態(tài)下各桿件的軸力為Pk=1（見圖）。通過圖乘法可以求得位移：Δcv=Σ(FN/FNl)×EA×1其中，EA為桿件的彈性模量，l為該桿件的長(zhǎng)度。代入計(jì)算可得Δcv=0.765mm。6.承載力計(jì)算對(duì)節(jié)點(diǎn)3進(jìn)行分析：由于桿件（2）（6）受壓，（3）（5）為零桿，因此需要對(duì)桿件（2）（6）進(jìn)行壓桿穩(wěn)定分析。由于桿（2）較桿（6）更長(zhǎng)，更容易發(fā)生側(cè)向失穩(wěn)，因此只需對(duì)桿（2）進(jìn)行壓桿穩(wěn)定分析。通過歐拉公式可以計(jì)算出臨界應(yīng)力，進(jìn)而得到該桿件的承載力。計(jì)算結(jié)果表明該桁架承載實(shí)際加載的1.4倍，兩邊各能承受6.6kg重量，承載力滿足要求。7.局部受壓驗(yàn)算我們對(duì)各個(gè)重要的結(jié)點(diǎn)，如支座處、豎直柱的短部等處都進(jìn)行了填充實(shí)心小紙圈加固，因此節(jié)點(diǎn)和局部受壓部位得到了充分加強(qiáng)，可以不進(jìn)行驗(yàn)算。第三章總結(jié)此次結(jié)構(gòu)大賽設(shè)計(jì)讓我們收獲頗多，實(shí)踐中遇到的復(fù)雜和艱辛讓我們更加深刻地感受到知識(shí)的魅力。在團(tuán)隊(duì)中