结构设计大赛方案设计与理论分析.pdf

结构设计大赛 方案设计与理论分析 作品名称: 斩天堑(大跨结构) 参赛队员: 周豪(学号2013301550033 手 严祥鹏(学号2013301550011 手 李纬夏(学号2013301550017 手 建筑方案设计说明 一．作品名称 一代伟人毛泽东曾在《水调歌头·游泳》中写道：一桥飞架南 北，天堑变通途。“天堑”即指长江，古来就是南北交通的天然屏 障。“天堑”两字之前, 加一个“斩”字，以展现此桥贯通南北、横跨滚滚长江之上的灼烁 雄姿。 二．“斩天堑” 简介 全桥长1500mm，桥宽200 mm，桥高390 mm。 桥的横梁和竖直柱为箱型纸管拼接成整体，下部的悬索为宽300 毫米纸带，结构简洁合理，充分发挥材料的性能：纸带的抗拉强度 高，用来受拉；箱型纸管的箱型截面适合于受弯受剪。 成图： 侧视图 俯视图 成品图 理论分析 1．结构选型 结构形式 优点 缺点 桁架 杆件只受拉、压，材 结点不易处理，制作 料性能得到充分利用 难度大，重量大 拱 受力合理、承载力大 制作复杂、重量大、 计算烦琐（移动荷载 作用下，拱处于弯、 剪、压复合受力状态 ，稳定性不好验算） 索拱 受力明确、合理，材 对受拉纸带制作、安 料性能得索拱到充分 装要求高 利用，重量轻，制作 简单 通过上表的比较，我们容易得出结论：无论从受力、重量、制作加 工各个方面看，索拱结构都是我们的最佳选择。我们的桥采用的结 构形式为：索拱结构。外围是大的索拱，内层是两个小的索拱，这 样索拱套索拱的结构形式可以减小横梁的计算长度，防止横梁的局 部破坏，提高了梁的承载力；换言之，在相同承载力条件下，与不 加两个小索拱的情况相比，它减少了横梁的卷纸的层数，减轻了重 量。 结构受力明确合理，可以从荷载的传递方式看出： 重物荷载→横梁→竖直柱→纸带→横梁两端（横梁压缩） ↓ 支座 2 ．结构模型简化与荷载分析: （1）结构模型简化： 桥的两榀索拱结构，由长度、大小、粗细完全相同的杆件或纸带 组成，两榀之间的连接通过三根很薄的联系杆连成整体。由于三根 联系杆很薄，我们可以忽略他们的承载作用，把我们的结构简化为 平面结构来分析，简化后的计算简图如下图。 （2 ）荷载分析： 桥受的荷载主要是砝码的质量. 由简支梁的弯矩包络图可知：在最不利位置时的静荷载分布图如下 图所示： 3．构件承载力稳定性验算 4．局部受压验算 我们对各个重要的结点如：支座处、竖直柱的短部等处都进行了填 充实心小纸圈加固，因此节点和局部受压部位得到了充分加强，可 以不验算。