宋振毅工程训练

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1、工程训练(2011-2012学年第一学期)题目:纸结构模型设计------纸的钢效应学科部名称:理工学科部专业、班级:土木工程092姓名(学号):马廷7011509057汪奕衡7011509058宋振毅7011509059指导教师:霍艳华老师南昌大学科技学院理工学科部土建系二O一一年十二月作品名称：纸的钢效应桥理论分析计算书目录一、设计说明……………………………………………………（3）1、方案构思……………………………………………………（3）2、模型规格……………………………………………………（3）3、构件设计………………………………

2、……………………（4）4、结构特色……………………………………………………（5）二、设计方案……………………………………………………（6）1、设计基本假定…………………………………………………（6）2、模型结构图…………………………………………………（6）3、主要构件材料表………………………………………………（8）三、结构设计计算…………………………………………………（10）四、制作过程………………………………………………（11）1、模型制作步骤及简图………………………………………（11）2、制作中遇到的困难…………………………………

3、……（12）3、小组讨论的结果………………………………………（12）五、加载实验…………………………………………………（13）1、加载方案…………………………………………………（13）2、结构模型承载力………………………………………………（13）3、模型结构破坏分析……………………………………………（13）六、总结与不足………………………………………………（15）一、设计说明根据教学实训要求，我们组选择从模型制作的材料抗压特性，抗拉特性，单向简谐动载加载形式和静力加载大小要求等方面出发，制作纸质结构桥梁模型，结合节省材料，经济美观，承

4、载力强等特点，采用A4纸与A0纸，白乳胶粘结剂精心设计制作了“纸的钢效应”桥结构模型。（一）、方案构思模型主要承受竖直荷载，为了达到轻简抗挠的效果，通过对稳定性的分析，我们采用了工字钢的结构。简支梁是我们结构的核心部分，为了增加其的刚度和稳定性，在接点处增加了销子和碎纸屑以填充粘结杆之间接触面积，两条梁用工字钢型固定。1、本结构主要构思是想利用四根柱子以及加固的纸桥墩的轴力来抵抗荷载的作用和地震作用。2、设计的总原则是：尽可能的利用细杆来提高柱子的承载力，并减轻桥身自重，利用纸卷的抗拉性能，及抗压性能来抵抗荷载的作用。（二）、模型规格

5、：我们用圆形柱承受上部主梁恒荷载和水平动载，矩形主梁连接圆形的柱子，次梁顶部削成凹面以吻合圆柱截面。1、材料基本尺寸：模型总跨度700mm，桥面宽210mm，桥身总高192mm，桥墩高度40mm。桥梁模型设计为两跨梁，每跨长度350mm。主梁承力柱由横截面积直径18mm空心筒结构，结构两侧翼斜杆230mm，长柱与短柱间斜拉杆长320mm,长柱192mm短柱110mm，两长柱间距680mm。2、材料选择特点：白卡纸：此模型设计的重点是抵抗均布载荷和动载过程对桥梁产生的屈曲、断裂、磨损以及弯曲等破坏。所以考虑到白卡纸具有两考的抗拉性能，而

6、且通过简易的构建制作，能够大大提高白卡纸的强度。组合成一个具有良好结构体系的桥模型。发挥纸所体现出的钢的特性。乳白胶：粘结力强，满足结构受力特点，使纸间紧密结合。缺点是湿度大，不易干燥，干燥后硬度强，但容易产生脆性破坏。3、材料性能试验与分析：纸带类型拉力值平均拉力12310×200mm1616161620×200mm49485049（三）、构件设计1、核心部分为支架简支梁。桥主梁和简支梁的组合，作为抗压系统，承担结构的整体受压、受弯；2、主梁与横梁间添加销子和碎纸屑以填充粘结杆之间接触面积，外表面以贴片加固确保垂直的同时，也是分担其

7、它梁的小部分支撑；3、简支梁之间的“工”字纸钢及为了增加简支梁的稳定性；4、左右侧堆成拉杆系统，承担桥梁变形由简支梁传递过来的的拉力。在遵守原则的前提下，我们综合考虑各个因素设计的“纸的钢效应”具有以下五个创意点：①根据地震剪力倒三角的分布规律，在设计时我们在柱子上设置了横向加固纸卷抵住两侧桥柱，形成侧面工字型坚固结构，并且根据力流设置了加密区，分布规律：由下到上，由密变疏。②桥墩处增加黏性面积，以双筒短柱为桥墩。③主次梁采用十字交叉系统，正交相接并将主次梁连接，叠加型梁周围密实的纸屑、销子、乳白胶相对形成很大的接触面积使得梁与梁更好

8、的粘结，这样主梁与次梁形成整体的平面性。④两侧进行斜拉杆的粘结，卸载之后即产生预应力可以增加柱子的刚度的同时，保持柱子与柱子间的稳定性。⑤桥柱顶用纸环，环环相扣，简约美观不过度影响自重。依据以上创意点加上精细的制作环节，