结构设计竞赛说明书

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1、第一届辽宁省普通高等学校大学生结构设计竞赛设计方案作品名称飞虹架索学校名称辽宁工程技术大学学生姓名李天庆学号0309160112学生姓名刘金辉学号0309020115学生姓名张祥雨学号0309120131指导教师巩玉发联系电话0418—3350654二OO七年四月二十日目录“飞虹架索”设计说明书1一、设计概要3二、方案构思31、材料力学性能估计32、构件力学性能33、桥梁骨架构思4三、整体布局4三、功能5四、结构选择51、简支梁52、拱形结构53、桁架结构64、对桁加结构的三个方案进行进一步分析6五、制作工艺6六、画龙点睛（

2、特色说明）8“飞虹架索”方案图9一、效果图9二、结构布置图10“飞虹架索”结构计算书11一、计算设计模型11二、荷载分析11三、挠度分析11四、内力计算15五、承载能力估算16“飞虹架索”设计说明书一、设计概要1.模型制作材料为白卡纸和乳白胶和蜡线。2.模型跨度1075至1100mm，支座简支，间距1100mm，模型实际长度为1094mm。桥面宽150mm（300mm的要求），桥最高点与最低点距离380mm，桥的框架结构宽75mm（轴线距），结构高度不得高于或低于行车桥面300㎜。3.对称结构能通过长200㎜，宽100㎜，高

3、150㎜的小车。二、方案构思1、材料力学性能估计（1）、白卡纸作为模型材料，其力学性能特点是受拉性能良好，抗撕裂能力差，抗弯压能力近似为零。将纸折成圆筒并用乳胶粘结后，可承受一定的压力，但受长细比的限制，多为压杆失稳状态的受力破坏。可承受少许弯矩。（2）、乳胶的粘接性能：纸带对接时强度约降低50％，低带侧接时，强度较高，认为与母材强度相同。（3）、蜡线承受的拉力较大，一根承受48N，两根承受110N。2、构件力学性能我们先对设计荷载200N所需的构件载面大小，受压时的长细比限制做了初步估计，做了如下实验：（1）、用45mm宽

4、纸条卷成内径5mm，外径10mm的圆筒，可承受远>300N的拉力，因此这种拉杆对设想中的几种方案均能满足受力需要。（2）、将45mm宽纸条卷成内径10mm的圆筒，当长300mm时，可承受100N的压力。长度小于300mm进，受压能力>100N，例如100mm长的压杆，可承受150N以上的压力。在此构件力学性能分析的基础上，我们认为：方案应选择多为拉杆，压杆短而受力小，尽量不受弯矩者为宜。3、桥梁骨架构思根据以上材料力学性能和构件力学性能进行方案构思,起主要作用的是上平弦杆，在水平方向延伸。下弦杆受拉，中间的斜杆件受压，支杆受

5、压。桁架中的桁杆互相平行而有规则，看上去更轻快。飞虹架索桥桥骨架用料表（单位㎜）总类长宽外径内径上弦杆10942003010下弦杆12002002010压杆150100155斜压杆720150205桁杆既不能太细也不能太粗，表面应是封闭的，与弦杆连接采用小结点绑扎，等价于铰结点。桁架桥上弦杆采用微曲杆，其整体性变的柔和美观，既显示了桥梁的预拱度，同时又很好的体现出将很大空间一跨而过的力动感。三、整体布局本桥下部采用桁架结构，上部采用斜拉桥形式，总体上属于组合体系桥梁。本桥采取的布局是对称形式。1、桥下部由三个全等的三角形构成

6、，左右两个三角形又由支杆分成两个全等三角形。三角形比圆形、长形更具活力，容易增加空间感。三角形其能保持稳定性，在结构设计中可简化构件种类、减轻构件重量。2、直杆具有坚强刚直的特性和冷峻感。桥梁是一种水平方向延伸的线形结构，水平上弦杆功能得到发挥。3、竖直杆体现力量的强度，表达了崇高向上、竖挺而严肃的情感。本桥的支杆和独柱式主塔都采用竖直杆，增加均衡稳定、比例和谐的美感。4、斜杆更具有力感、动感与方向感，显得活泼与生动。本桥的桁架中的腹杆、斜拉的绳索采用斜杆和斜线，简洁明快。三、功能本桥梁的功能主要有如下三个：第一、允许小车顺

7、利通过。桥面宽150㎜，小车宽100㎜，两侧各余25㎜，单车道小车自由通行。第二、允许行人通过。在行车道与外栏杆之间有人行道，人行道与行车道之间有内栏杆相隔。第三、在桥梁的中间人行道处可以观看风景，作为观景台。四、结构选择确定设计荷载为200N。考虑到压杆长细比限制，拉杆的抗撕裂能力等因素，拉杆均选用内径10mm罂杆件，拉杆外径20mm，压杆选用内径10mm,外径15mm。在此基础上，做了以下几个方案分析：1、简支梁简支梁受部分均布荷载（按加载要求）。由于构件受弯是非常不利的，因此如果选用简支梁的形式，梁堆截面应选用鱼腹梁的

8、形式。但制作难度大。如果梁为几片相同形状的纸粘接加厚而成，则侧面易失稳。因此不便采用。2、拱形结构拱桥最适于承受均布荷载，但在制作上较费材料。由于拱桥需要由很密的拱作片拼成，中间加肋，因此桥的自重较大，在目前桥梁的最大承重200N的限制下，不便采用。3、桁架结构弯矩分布可以看出，采用梯形桁