桥梁结构设计理论方案

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1、桥梁结构设计理论方案  作品名称________________彩_虹_倒_影_________________参赛学校________________武汉理工大学________________参赛队员____崔月辉____、__张__平___、___陈晓庆_______专业名称____土木工程__、__土木工程__、__建筑学_______指导教师_________________李保德_____________________   全国大学生结构设计竞赛组委会二○○八年   【摘要】依据“全国第二届大学生结构设计竞赛”竞赛要求，在充分利用纸、线、胶的力学性能的

2、基础上，以结构重量最轻，承载力最大为结构设计目标，设计制作了符合竞赛要求的结构模型——彩虹倒影。通过结构设计、理论分析、模型设计及试验分析等一系列过程，对“彩虹倒影”结构方案进行优化，并以此结构模型参加竞赛。【关键词】纸、线、胶；两跨双车道；结构模型；重量；承载力目 录 1．参赛依据...12．方案设计...12.1   建筑构思...12.2   结构选型...12.3   结构图设计...22.3.1效果图...22.3.2结构布置图...52.3.3结构断面图...62.4   构造设计...73.理论分析...83.1   简介...83.2   计算简图.

3、..83.3   荷载分析...93.4   内力分析...113.5   位移分析...123.6   小结...144.模型设计...154.1构件几何尺寸及数量...154.2模型制作工序...165.试验分析...175.1试验方案...175.2试验数据...17结 论...18参考文献...191．参赛依据本参赛方案是根据“全国第二届大学生结构设计竞赛”组委会颁布的第一、二号通知组织设计的。2．方案设计2.1   建筑构思“彩虹倒影”，一个雨后初晴的黄昏，漫步在长江之边，彩虹在此刻使天地合一。我们希望我们的桥能给人们的生活带来一个彩虹般的绚丽、遐想与辉煌

4、，以它的热力与生机召示我们创造更为灿烂与辉煌的生命行迹。2.2   结构选型结构使用的主要材料是纸、线、胶，本次组委会没有提供材料的力学性能指标。由于本次组委会指定的材料与“第一届全国大学生结构设计竞赛”组委会提供材料相近，因此，我们的设计计算假定纸、线力学性能指标分别见表1和表2。表1 230克白卡纸弹性模量和极限应力名称种类层数层厚/mm弹性模量/N·mm2备 注230克白卡纸10.31459受压计算时需考虑长细比对稳定的影响 表2 蜡线极限拉力股 数123458极限力(N)48110168207225232充分利用纸、线的抗拉强度，防止整体和局部失稳是结构方案

5、设计的出发点。模型结构受到移动荷载作用。为了使杆件结构受到的弯矩最小，并充分利用纸、线的抗拉强度受力优势，方案采用拱式桁架结构体系。使上弦杆和腹杆主要受压，下弦杆主要受拉，尽量减少结构受到的弯矩作用。为了防止受压杆件的失稳问题，增加结构的整体受力性能，在竖向腹杆之间用线构造“X”的联系；为了减少上弦杆在平面内和平面外的计算长度，在顺桥向和横桥向用线和杆件设置联系；为了充分发挥各构件空间协同工作性能，除用纸形成桥面铺装层外，在桁架的侧面上蒙上半层厚的纸，发挥蒙皮效应，使整个结构的受力均匀和变形协调，提高压杆的欧拉临界力，增强其稳定性。在结点处，所有杆件做成实的圆柱体，

6、并与线、胶连接，防止结点破坏。所有杆件用直径3mm模具卷成环形圆柱体，以提高压杆的稳定性。根据受力类型和大小不同确定各杆件的外直径，具体尺寸见第4节模型设计。2.3   结构图设计2.3.1       效果图结构的整体效果图、桥面效果图、立面效果图和侧面效果图分别见图1~4。图1整体效果图 图2立面效果图图3桥面效果图  图4侧面效果图    2.3.2       结构布置图结构的立面、桥面和下部结构布置图见图5~7，图中单位：mm。图5立面结构布置图图6桥面结构布置图图7结构下拱布置图2.3.3       结构断面图图5中的1-1～4-4断面图见图8。图8断

7、面图   2.4   构造设计模型构造设计示意图见图9。 (a) 弦杆的接长(b) 腹杆（横杆）与上下弦杆的连接图9 构造设计示意图   3.理论分析为了更好的了解和掌握实际模型的受力特征，我们应用SAP2000对其进行了有限元分析。3.1   简介SAP2000软件是由美国CSI公司研制开发的，该公司研发的系列软件主要为大型通用有限元软件，SAP2000广泛应用在土木工程、机械、汽车、航空、仿真等领域，该软件突出的特点是贴近于工程应用，不止用于科学研究。尤其近年来其ETABS软件针对土木领域的发展，专门灌入美国、欧洲、中国等国家的土木相关规范，其应用越来越普及