橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計理論方案

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1、橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計理論方案??作品名稱________________彩_虹_倒_影_________________參賽學(xué)校________________武漢理工大學(xué)________________參賽隊員____崔月輝____、__張__平___、___陳曉慶_______專業(yè)名稱____土木工程__、__土木工程__、__建筑學(xué)_______指導(dǎo)教師_________________李保德_____________________???全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽組委會二○○八年???【摘要】依據(jù)“全國第二屆大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽”競賽要求，在充分利用紙、線、膠的力學(xué)性能的

2、基礎(chǔ)上，以結(jié)構(gòu)重量最輕，承載力最大為結(jié)構(gòu)設(shè)計目標(biāo)，設(shè)計制作了符合競賽要求的結(jié)構(gòu)模型——彩虹倒影。通過結(jié)構(gòu)設(shè)計、理論分析、模型設(shè)計及試驗分析等一系列過程，對“彩虹倒影”結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行優(yōu)化，并以此結(jié)構(gòu)模型參加競賽?！娟P(guān)鍵詞】紙、線、膠；兩跨雙車道；結(jié)構(gòu)模型；重量；承載力目?錄?1．參賽依據(jù)...12．方案設(shè)計...12.1???建筑構(gòu)思...12.2???結(jié)構(gòu)選型...12.3???結(jié)構(gòu)圖設(shè)計...22.3.1效果圖...22.3.2結(jié)構(gòu)布置圖...52.3.3結(jié)構(gòu)斷面圖...62.4???構(gòu)造設(shè)計...73.理論分析...83.1???簡介...83.2???計算簡圖.

3、..83.3???荷載分析...93.4???內(nèi)力分析...113.5???位移分析...123.6???小結(jié)...144.模型設(shè)計...154.1構(gòu)件幾何尺寸及數(shù)量...154.2模型制作工序...165.試驗分析...175.1試驗方案...175.2試驗數(shù)據(jù)...17結(jié)?論...18參考文獻(xiàn)...191．參賽依據(jù)本參賽方案是根據(jù)“全國第二屆大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽”組委會頒布的第一、二號通知組織設(shè)計的。2．方案設(shè)計2.1???建筑構(gòu)思“彩虹倒影”，一個雨后初晴的黃昏，漫步在長江之邊，彩虹在此刻使天地合一。我們希望我們的橋能給人們的生活帶來一個彩虹般的絢麗、遐想與輝煌

4、，以它的熱力與生機(jī)召示我們創(chuàng)造更為燦爛與輝煌的生命行跡。2.2???結(jié)構(gòu)選型結(jié)構(gòu)使用的主要材料是紙、線、膠，本次組委會沒有提供材料的力學(xué)性能指標(biāo)。由于本次組委會指定的材料與“第一屆全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽”組委會提供材料相近，因此，我們的設(shè)計計算假定紙、線力學(xué)性能指標(biāo)分別見表1和表2。表1?230克白卡紙彈性模量和極限應(yīng)力名稱種類層數(shù)層厚/mm彈性模量/N·mm2備?注230克白卡紙10.31459受壓計算時需考慮長細(xì)比對穩(wěn)定的影響?表2?蠟線極限拉力股?數(shù)123458極限力(N)48110168207225232充分利用紙、線的抗拉強(qiáng)度，防止整體和局部失穩(wěn)是結(jié)構(gòu)方案

5、設(shè)計的出發(fā)點(diǎn)。模型結(jié)構(gòu)受到移動荷載作用。為了使桿件結(jié)構(gòu)受到的彎矩最小，并充分利用紙、線的抗拉強(qiáng)度受力優(yōu)勢，方案采用拱式桁架結(jié)構(gòu)體系。使上弦桿和腹桿主要受壓，下弦桿主要受拉，盡量減少結(jié)構(gòu)受到的彎矩作用。為了防止受壓桿件的失穩(wěn)問題，增加結(jié)構(gòu)的整體受力性能，在豎向腹桿之間用線構(gòu)造“X”的聯(lián)系；為了減少上弦桿在平面內(nèi)和平面外的計算長度，在順橋向和橫橋向用線和桿件設(shè)置聯(lián)系；為了充分發(fā)揮各構(gòu)件空間協(xié)同工作性能，除用紙形成橋面鋪裝層外，在桁架的側(cè)面上蒙上半層厚的紙，發(fā)揮蒙皮效應(yīng)，使整個結(jié)構(gòu)的受力均勻和變形協(xié)調(diào)，提高壓桿的歐拉臨界力，增強(qiáng)其穩(wěn)定性。在結(jié)點(diǎn)處，所有桿件做成實的圓柱體，

6、并與線、膠連接，防止結(jié)點(diǎn)破壞。所有桿件用直徑3mm模具卷成環(huán)形圓柱體，以提高壓桿的穩(wěn)定性。根據(jù)受力類型和大小不同確定各桿件的外直徑，具體尺寸見第4節(jié)模型設(shè)計。2.3???結(jié)構(gòu)圖設(shè)計2.3.1???????效果圖結(jié)構(gòu)的整體效果圖、橋面效果圖、立面效果圖和側(cè)面效果圖分別見圖1~4。圖1整體效果圖?圖2立面效果圖圖3橋面效果圖??圖4側(cè)面效果圖????2.3.2???????結(jié)構(gòu)布置圖結(jié)構(gòu)的立面、橋面和下部結(jié)構(gòu)布置圖見圖5~7，圖中單位：mm。圖5立面結(jié)構(gòu)布置圖圖6橋面結(jié)構(gòu)布置圖圖7結(jié)構(gòu)下拱布置圖2.3.3???????結(jié)構(gòu)斷面圖圖5中的1-1～4-4斷面圖見圖8。圖8斷

7、面圖???2.4???構(gòu)造設(shè)計模型構(gòu)造設(shè)計示意圖見圖9。?(a)?弦桿的接長(b)?腹桿（橫桿）與上下弦桿的連接圖9?構(gòu)造設(shè)計示意圖???3.理論分析為了更好的了解和掌握實際模型的受力特征，我們應(yīng)用SAP2000對其進(jìn)行了有限元分析。3.1???簡介SAP2000軟件是由美國CSI公司研制開發(fā)的，該公司研發(fā)的系列軟件主要為大型通用有限元軟件，SAP2000廣泛應(yīng)用在土木工程、機(jī)械、汽車、航空、仿真等領(lǐng)域，該軟件突出的特點(diǎn)是貼近于工程應(yīng)用，不止用于科學(xué)研究。尤其近年來其ETABS軟件針對土木領(lǐng)域的發(fā)展，專門灌入美國、歐洲、中國等國家的土木相關(guān)規(guī)范，其應(yīng)用越來越普及