结构设计大赛桥梁计算书.pdfVIP

桥梁结构设计理论方案 作品名称 蔚然水岸 　 参赛学院 建筑工程学院　 参赛队员 吕远 、 李丽平 、 李怡潇 、赵培 专业名称 土木工程　 一、方案构思 1、设计思路 对于这次的设计，我们分别考虑了斜拉桥、拱桥、梁式桥和 桁架桥的设计方案。斜拉桥可以看作是小跨径的公路桥，且对刚度有 较高的要求，所以斜拉桥对材料的要求比较高，对于用桐木强度比不 上其他样式的桥来得结实；拱桥最大主应力沿拱桥曲面而作用，而沿 拱桥垂直方向最小主应力为零，可以很好的控制桥梁竖直方向的位移， 但锁提供的支座条件较弱，且不提供水平力，显然也不是一个好的选 择；梁式桥有较好的承载弯矩的能力，也可以较好的控制使用中的变 形，但桥梁的稳定性是个很大的问题，控制不了桥梁的扭转变形，因 此，我们也放弃了制作梁式桥的想法；而桁架桥具有比较好的刚度， 腹杆即可承拉亦可承压，同时也可以较好的控制位移用料较省，所以， 相比之下我们最后选择了桁架桥。 2、制作处理 （1）、截杆 裁杆是模型制作的第一步。经过试验我们发现，截杆时应该根据 不同的杆件，采用不同的截断方法。对于质地较硬的杆应该用工具刀 不断切磋，如同锯开；而对于较软的杆应该直接用刀刃用力按下，不 宜用刀口前后切磋，易造成截面破损。 （2）、端部加工 端部加工是连接的是关键所在。为了能很好地使杆件彼此连接， 我们根据不同的连接形式，对连接处进行处理，例如，切出一个斜 口，增大连接的接触面积；刻出一个小槽，类似榫卯连接等。 （3）拼接 拼接是本模型制作的最大难点。由于是杆件截面较小，接触面积 不够，乳胶干燥较慢等原因，连接是较为困难的。我们采取了很多措 施加以控制，如用铁夹子对连接处加强压、用蜡线进行绑扎固定等。 对于拱圈的制作，则预先将杆件置于水中浸泡并加上预应力使其不断 弯曲，并按照先前划定的拱形不断调整，直至达到理想形状。 在拱脚处处理时，先粘结一个小的木块，让后用铁夹子施加很大 的压力，保证连接能足够牢固。 乳胶粘接时要不断用电吹风间断性地吹风，使其尽快形成粘接力， 达到强度的 70% （基本固定）后即可让其自行风干。 （4）风干 模型制作完成后，再次用吹风机间断性地吹粘接处，基本稳定后， 让其自然风干。 （5）修饰 在模型完成之后，为了增强其美观性，用砂纸小心翼翼的将杆件 表明的毛刺打磨光滑，注意不要破坏结构，以免影响其稳定。 3、设计假定 (1)、材质连续，均匀； (2)、梁与索之间结点为铰结；梁与塔柱（撑杆）之间的连接为刚结； 撑杆与下部拉条之间为铰结；桥梁支座为连续弹性支座； (3)、桥面和桥梁本身质量以均布荷载作用在整个梁上；加载时，车 辆移动荷载以集中力的形式作用在指定的梁上。 (4)、杆件计算时采用结构的计算模式； 根据以上假定，通过结构力学求解器建立计算模型，所得的内力 和位移作为构件设计的依据。 二、材料的力学性能 1、桐木 根据试验分析数据,每次试验有三到四组试验数据，剔除无效的 数据，采用有效数据的平均值，根据弹性理论计算桐木的弹性模量 E 。 拉伸试验： (1)2 ×2 木杆：去除第三组偏差较大的数据 E1=F ×L/ （△L ×A)=168.714 ×70/(2 ×2 ×2.5307)=1166.67MPa E2=F ×L/ （△L ×A)=178.0272 ×70/(2 ×2 ×2.2598)=1378.65MPa E=(E1+E2)/2=1272.66MPa (2)2 ×5 木杆： E1=F ×L/ （△L ×A)=471.1845 ×70/(2 ×5 ×3.8002)=867.93MPa E2=F ×L/ （△L ×A)=462.1775 ×70/(2 ×5 ×3.8319)=844.29MPa E=(E1+E2)/2=856.11MPa (3)2 ×10 木杆： E1=F ×L/ （△L ×A ）=404.9354 ×110/(2×10×2.713)=820.83MPa E2=F ×L/ （△L ×A ）=694.5129 ×110/(2×10×2.985)=1279.3