重慶大學第十七屆大學生結(jié)構(gòu)設計競賽賽題

1、重慶大學第十七屆大學生結(jié)構(gòu)設計競賽賽題山地輸電塔模型設計與制作1命題背景輸電塔（如圖1所示）作為輸電通道最重要的基本單元，是輸電線路的直接支撐結(jié)構(gòu), 為高聳構(gòu)筑物。由于輸電塔所處環(huán)境復雜，承受包括風荷載、冰荷載、導地線荷載等多種荷 載作用，其安全性和可靠性長期以來受到廣大學者及設計人員的密切關(guān)注。圖1輸電塔2模型概述要求設計并制作一個山地輸電塔模型（以下簡稱“模型”），模型柱腳固定于 400mmX400mmx 15mm（長X寬X厚）的竹制底板上，模型底面尺寸限制在 底板中央250mmX 250mm 的正方形區(qū)域內(nèi)，如圖2 （a所示，底板中心點為0點。模型上需設置“低掛點” 2個、“高 掛點”

2、1個用于懸掛導線。低掛點應為模型最遠外伸（懸臂）點，距離底板表面高度為1000mm 以上，2個低掛點在底板面上的投影應分別位于如圖2 （a）所示的上、下扇形圓環(huán)陰影區(qū)域內(nèi)；高掛點距離底板表面高度為 1200mm以上，其在底板面上的投影距離 0點不得大于 350mm，且高掛點應為模型的最高點。模型低掛點、高掛點的豎向位置要求如圖2 （b）所示。(a)俯視圖圖2輸電塔模型尺寸要求(單位(b)三維簡圖mm)3加載概述山地輸電塔模型的加載裝置主要由承臺板、下坡門架、上坡門架和側(cè)向加載架組成，女口圖3所示。導線懸掛在下坡門架、模型和上坡門架的對應掛點上，如圖4所示。加載前，將底板卡扣在承臺板上，按如圖所

3、示方式掛上3根導線(導線1、2、6)、共9個加載盤，此時為“空載”階段。一、二級加載均為掛線荷載，分別在指定導線的加載盤上 放置砝碼。圖3加載裝置示意圖1000 .叭一尸超q（a）三維簡圖（b）俯視圖圖4模型懸掛導線邊界（單位mm）4制作要求（1）模型、導線制作材料由科協(xié)統(tǒng)一提供，各參賽隊使用的材料僅限于組委會提供的材 料。（2）模型采用竹材制作，竹材規(guī)格如表 3所示，竹材參考力學指標見表 4。表3竹材規(guī)格竹材規(guī)格竹材名稱標準扇量）竹曲1250mmx430mmx0.20 (+0.05) mm集歳竹片（單層）851250iiHu>：430iimix03 5 (+0.05) min集歳竹片（

4、雙層）1501250inrnx30mm0.50 (+0.05) nun集威竹片（歿層）210竹桿件930mnix6mmXl .0 (+0,5) inni集成竹材4.593 Oimu x 2niiiiX 2,0 (+<). 5) nun集成竹材3.0930miux3mmx3.0 (+0,5) min集成什材6.5表4竹材蓼夸力芋指標密度順紋抗拉強度抗壓強度弾性模董O.S gbti?60 MPa30 MPa6 GPa（3）模型制作提供502膠水（30g裝）10瓶，用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連接。（4）提供長度為200mm高強尼龍繩（2mm粗）3段，綁扎在低掛點、高掛點上（綁扎方式自定），用于模型和導

5、線掛鉤之間的連接，要求 繩不能沿桿件滑移超過5mm o（5）導線采用直徑2.0mm的鋼絞線（參考質(zhì)量16g/m）制作，各導線懸掛加載點（3 個）設在導線總長（含掛鉤）的 四分點 處（ 5）模型制作期間，統(tǒng)一提供 美工刀、剪刀、銼刀、磨砂紙、尺子（鋼尺、三角板） 、 膠水等常規(guī)制作工具。（6）各參賽隊稱重后不能對模型再做任何操作，后續(xù)安裝階段僅允許用熱熔膠（每支參 賽隊伍限用一支11mm粗熱熔膠棒）將模型固定到底板上。（7）模型制作過程中，參賽隊員應注意對模型部件、半成品等進行有效保護，期間發(fā)生 的模型損壞，各參賽隊自行負責，并不得因此要求延長制作時間。（8）模型制作完成后，對模型（含高強尼龍繩

6、）進行稱重，得到模型質(zhì)量，記為Mo （精 度 0.1g）。（ 9）加載時，每個加載盤上放置的砝碼質(zhì)量有1 .0kg、2.0kg 兩種供選擇，但在同一根導線的加載盤上，放置的砝碼質(zhì)量須相同， 每個盤放置砝碼質(zhì)量為 2kg4kg。5 試加載（ 1） 加載地點：重慶大學松園三棟樓底架空層。（ 2） 加載時間：根據(jù)科協(xié)相關(guān)工作人員與參賽隊員的協(xié)商而定，盡量滿足所有參賽小 組的試加載需求。（ 3） 加載方式：自行加載，加載形式與正式加載的加載形式相同。（ 4） 二次申請材料：若第一個模型做完后材料不足，參賽隊伍可以通過向相關(guān)工作人 員提供 加載前的模型圖片、加載時間以及所需材料清單（含規(guī)格） ，二次申領

7、材料 （僅限竹材 ）。6加載與測量6.1加載前稱重、外觀檢測及安裝(1) 加載前，將模型放置在底板上，進行模型的幾何外觀尺寸及掛點位置檢測，并對 導線長度及其上的懸掛加載點位置進行檢查。(2) 模型的幾何外觀尺寸及掛點位置檢測內(nèi)容主要包括模型底面尺寸、低掛點位置、 高掛點位置。其中，低掛點在底板面上投影位置及豎向位置的檢測，可通過在檢 測臺上旋轉(zhuǎn)模型底板到規(guī)定最大角度(土 45°)，觀察“觸碰桿”是否移動確定; 高掛點在底板面上投影位置及豎向位置的檢測，同樣可通過“觸碰桿”方式確定。 低掛點和高掛點位置的檢測方式如圖 5所示，允許5mm的誤差。a 5模型掛點住置檢測裝置(mni)(3

8、) 模型及導線檢測合格后，進行加載準備(各參賽隊自行操作)：將底板卡扣在承臺 板上，掛上3根導線及加載盤。(4) 若3根導線在承臺板面上的投影出現(xiàn)交叉，又或是導線與模型桿件之間發(fā)生碰觸 均判定模型幾何尺寸不符合要求。6.2 一級加載（1） 各參賽隊自行選取3根指定導線中的1根，在其上所有加載盤上放置砝碼，該級 放置砝碼總質(zhì)量計為 Mi，如圖5所示。（2）加載完成停留10s后，若模型未失效，則加載成功。6.3二級加載（1）一級荷載保持，對剩余 2根指定導線上所有加載盤內(nèi)放置砝碼，該級放置砝碼總 質(zhì)量計為M2，如圖6所示。（2）加載完成停留10s后，若模型未失效，則加載成功。圖5第一級加載示意圖6

9、第二級加載示意6.4 模型失效評判及罰則加載過程中，若出現(xiàn)以下情況，則終止加載，本級加載及后續(xù)級別加載成績?yōu)榱悖海?）加載過程中，模型結(jié)構(gòu)發(fā)生整體傾覆、垮塌； （2）加載過程中，導線墜落、掛鉤脫落，也視為模型失效； （ 3）專家組認定不能繼續(xù)加載的其他情況。無特殊情況下（是否特殊情況由專家組判定） ，每個參賽隊的安裝和加載時間（含模型固 定在底板的準備時間）應在 10分鐘內(nèi)結(jié)束，若超過此時間，每超過 1分鐘，總分扣去 2 分， 扣分累加。7 評分標準7.1 總分構(gòu)成（ i） 模型方案： i0 分（2） 模型制作 ：5分（ 3） 現(xiàn)場講解： 5 分（4） 加載表現(xiàn)分值： 80分，其中一級加載 3

10、0分，二級加載 50分7.2 評分細則（1）模型方案分（Ai）:滿分10分由專家組根據(jù)模型結(jié)構(gòu)的 合理性、創(chuàng)新性、美觀性和實用性 等進行評分。（2）模型制作分（Bi）:滿分5分由專家組根據(jù)模型的 制作質(zhì)量、美觀性 等進行評分。（ 3） 現(xiàn)場講解分（ Ci ）：滿分 5 分由專家組根據(jù)隊員現(xiàn)場的 內(nèi)容表述、邏輯思維 等進行評分。（4）加載表現(xiàn)分（Di）:滿分80分i. 第一級加載成功，計算各參賽隊模型的單位承載力：k1i = M1i / M0i 。其中， M1i 為該級懸掛砝碼總重，Moi為該級加載成功時的 模型總質(zhì)量（含尼龍繩）。kii最高的 參賽隊得30分（滿分），記為kimax；其他參賽隊得分30*kli / kimax。ii. 第二級加載成功，計算各參賽隊模型的單位承載力：k2i = M2i / Moi。其中，M2i為該級懸掛砝碼總重（不含第一級），Moi為該級加載成功時