《特种结构》课程系列实践环节I——自立式输电塔结构模型设计制作及加载竞赛

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1、《特种结构》课程系列实践环节I——自立式输电塔结构模型设计制作及加载竞赛一、命题背景自立式输电塔是一种支持高压或超高压架空送电线路的导线和避雷线的构筑物，属于特种钢结构。其主要承受风荷载、冰荷载、线拉力、恒荷载、安装或检修时的人员及工具重以及断线、地震作用等荷载，受力较为复杂。二、赛题概述内容要求参赛队利用指定的材料，完成自立式输电塔结构的模型设计、制作及加载。模型的加载分为静加载和动加载两部分。静荷载包括竖向加载和侧向加载，以模型的荷重比来体现模型结构的合理性和材料利用效率。动加载为瞬间卸去侧向重物，以模拟导线断线荷载，模型将受到一定的水平冲击荷载。赛题对参赛队员的力学

2、分析能力、结构设计和计算能力、现场制作能力提出了较高要求。通过自立式输电塔结构模型的设计和制作，学生进一步加深在《特种结构》课程中关于输电塔结构设计分析的理解和认识，使学生在结构知识运用能力、创新能力、动手能力、团队协作精神等方面得到全面提升。三、模型要求模型要求如图所示，总高为600mm±5mm，底部尺寸不得超过200*200mm。横担设置高度为500mm±5mm，横担外轮廓不得超出图示“横担界限”。规避区内不得出现任何构件。模型在两侧横担的外边缘设置加载点A和加载点B，加载点位置距底板高度为500±5mm，距底板中心线水平距离为125±5mm。每个加载点均要求设置可以

3、施加水平力和竖向力的拉线环各一个。固定模型的底板统一提供，尺寸为300×300mm。模型制作材料固定在底板的范围不得超出200×200mm。底板固定位置详见示意图。模型结构形式不限。模型的主要受力构件应合理布置，整体结构应体现“创新、轻巧、美观、实用”的原则。（a）立面（正视图）(b)底板示意图1模型尺寸要求四、模型的加载测试图2模型加载测试示意图（侧视图）加载装置由加载台、底板、侧向加载滑轮、加载块等部分组成（图2）。底板为300×300×20mm的木板。底板可通过夹具水平固定在加载台上。每组在申领模型材料时可以领取底板一块。底板表面中央200×200mm的范围为模型固

4、定区。加载块分为竖向加载块和水平加载块两类。加载步骤：状态1：竖向加载同时在加载点A与加载点B进行竖向加载，各加载5kg。静止10s，结构任何构件或节点处不得发生破坏。状态2：侧向加载I维持状态1荷载。通过滑轮同时对A和B加载点同步施加同向水平荷载（加载方向均平行于底板边）。加载质量各为10kg。静止10s，结构任何构件或节点处不得发生破坏。状态3：侧向加载II维持状态2荷载。将水平加载质量同步各增至20kg。静止10s，结构主要构件或节点处不得发生破坏。状态4：侧向卸载将连接加载点A或加载点B（由评委选）的水平加载绳剪断。静止20s，结构不得发生垮塌。注意：参赛队不得对

5、统一提供的底板进行任何加工处理，否则，一经查实，取消其参赛资格。五、模型材料模型材料为桐木。规格及参考强度见下表。木材：规格、强度表：材料规格截面尺寸（mm）抗拉强度f(MPa)弹性模量E（GPa）W222×233.13.93W424×231.73.03W626×230.72.98W828×230.02.92W55155×128.42.80W55255×226.42.70粘结剂：502模型辅助材料：尼龙绳，每组12根，每根长80mm。模型制作工具：（a）美工刀（b）砂纸，粗、细各若干（c）铅笔（d）聚乙烯薄膜（防止粘手用）（e）100cm直尺、三角尺、圆规（f）大头钉、大

6、头针（g）燕尾夹（h）护目镜材料统一提供，不得使用非提供的其它任何材料。否则，一经查实，取消其参赛资格，并予以通报。六、竞赛规程及要求模型制作完毕后，由工作人员对模型称重：将制作好的模型（含底板、尼龙绳）称重得到G1（精度0.1g）。评委对造型分及工艺分打分，进行模型尺寸违规检查。得到入场指令后，迅速将模型及底板运进场内，安装在加载台上，准备进行加载。赛场内安装时间不得超过3分钟。同时由一名队员进行模型陈述（1分钟）及回答评委问题（2分钟）。以上模型安装过程由各队自行完成，赛会人员负责监督、标定测量仪器和记录。如在此过程中出现模型损坏，则视为丧失比赛资格。依次进行状态1至

7、状态4加载，每级加载完成后依据失效评判准则评价模型是否失效。加载结束后，对底板进行清理并称重（底板的清理工作由参赛队员在赛会人员的监督下进行）得到G2（精度0.1g）。计算出结构模型静质量G=G1-G2。七、评分标准7.1结构评分按总分100分计算，其中包括：A.计算书及设计图10%（共10分）B.结构选型与制作质量10%（共10分）C.现场表现5%（共5分）D.加载75%（共75分）7.2评分细则：A.计算书及设计图（共10分）a．计算内容的完整性共6分b．图文表达的清晰性、规范性共4分注：计算书要求包含：结构选型、结构建模