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“桐心桥”结构模型设计方案 院系名称：建筑工程学院 学生姓名： 联系电话： 长安大学2008年结构设计竞赛组委会 二○○八年十一月 目录 一.结构选型 二.材料性质分析 1.桐木 2.腊线 三.结构尺寸 1.主梁尺寸 2.横梁尺寸 3.塔的尺寸 四.荷载分析 1.静载分析 2.动载分析 五.力学模型简化 六.内力分析 1.主跨内力分析 2.边跨内力分析 3.整体结构内力分析 4.塔的内力分析 5.拉索的内力分析 七．结构承载能力复核和估算 八．施工处理和施工简图 九．材料表． 一．结构选型 斜张桥，将桥面用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔，受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。其可使梁体内弯矩减小，降低建筑高度，减轻了结构重量，节省了材料。? 斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成斜拉桥作为一种拉索体系，比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型。斜拉桥是由许多直接连接到塔上的钢缆吊起桥面，斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成，其是一种自锚式体系，斜拉索的水平力由梁承受、梁除支承在墩台上外，还支承在由塔柱引出的斜拉索上。按梁所用的材料不同可分为钢斜拉桥、结合梁斜拉桥和混凝土梁斜拉桥。 根据竞赛规则要求，我们从模型的用材特性、加载形式和制作方便程度等方面出发，采用桐木做桥梁主体、用白乳胶作为粘结剂，蜡线制作了斜拉索的桥梁模型。刚与柔的完美结合是这个模型的最大特点。 二．材料性质分析 1.桐木 由所给材料可知 截面尺寸（mm） 5*5 5*15 5*30 弹性模量（GPa） 10 2．腊线 根据经验我们假设腊线的弹性模量如下表所示，在数据的取值方面，由于多股腊线由单股腊线人工搓捻而成，因此多股腊线的受拉承载力受人为因素的影响. 腊线弹性模量 （N/m2） 根数 单根 双根 E 1.28*109 2.13*109 三．结构尺寸 1.主梁 5mm 15mm 2.横梁 5mm 5mm 3.塔 5mm 15mm 四．荷载分析 根据本次比赛的加载规则，全桥荷载主要包括静载和动载两个方面，静载包括梁体自重和桥面板自重，动载即小车的自重以及小车行进过程中所产生的冲击力。现取桥单侧立面进行分析。 1.静载分析 1）主梁自重 查阅有关资料，取桐木密度ρ=0.5g/cm3 m主梁=5mm×15mm×1600mm×0.5g/cm3=60g=0.060Kg G主梁= m主梁×g=0.06Kg×9.8N/Kg=0.588N q主梁= G主梁/L=0.588N/1.6m=0.368N/m 2）横梁自重 m横梁=28×5mm×5mm×180mm×0.5g/cm3/2=31.5g=0.0315Kg G横梁= m横梁×g=0.0315Kg×9.8N/Kg=0.309N q横梁= G横梁/L=0.309N/1.6m=0.193N/m 3)桥面板自重 假设荞面板均布质量为2Kg/m. 根据荷载简化原则，可将桥面板的自重简化成一均布荷载q板 q板= 2Kg/m×9.8N/Kg/2=9.8 N/m 因此，作用在梁体的恒载可以简化为一均布荷载 q=q主梁+ q板=0.368+9.8=10.168 N/m 2.动载分析 将小车在车轮与桥面接触点简化成4个集中荷载，这样每条主梁也同时受两个集中荷载。另外在加载时会存在一定的动力效应，及加载时的不均匀性等不利因素的影响，采取在制做时适当加强构件的措施，计算时不予考虑。 小车质量=20kg。经过计算，每个集中荷载为N=49N 五．模型简化 整体模型简化：梁与塔的粘接处简化为刚接，梁和塔与索的连接处简化为铰接，考虑到塔的下部要插入角钢内，可将塔的下部略去，塔墩与角钢处简化为固定支承。 梁的模型简化：考虑到索具有弹性，将梁简化为具有弹性支承的连续梁。其中，边跨一端为固定端，一端为自由端，主跨两端均为固定端。 简化模型如图所示。 整体模型简化图 边跨模型简化图 主跨模型简化图 六．内力分析 由于桥梁整体为对称结构,采用对称法分析其受力以及承载能力。 1.主跨内力分析 1）跨中影响线 2）最不利荷载简图 3）弯矩图(N*mm) 4）挠度图 主跨