結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽計(jì)算書模板

1、第1組設(shè)計(jì)說明作品名稱 龍龍 骨 橋 作品重量 3442g 隊(duì)伍名稱 實(shí)實(shí)驗(yàn)建設(shè)設(shè)兵團(tuán) 學(xué)生姓名名 楊楊麗麗 學(xué)號 6044321105005 學(xué)生姓名名 張張 洋 學(xué)號 66043331005166 學(xué)生姓名名 韓韓 興 學(xué)號 66043331005099 建筑方案說說明1、建筑材材料A0繪圖紙紙兩張、2000ml白乳膠膠、線。在在實(shí)際制制作中常常常在白白紙之間間刷上膠膠，故所所用的材材料實(shí)際際上是紙紙膠復(fù)合合材料。根根據(jù)組委委會提供供的參考考資料可可知：紙紙膠復(fù)合合材料受受拉時呈呈現(xiàn)線彈彈性和脆脆性，受受拉彈性性模量為為Et=24492.2 NN/mmm2， 抗拉強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)值為ft=32

2、2.911N/ mm2；不失失穩(wěn)的情情況下紙紙管的抗抗壓強(qiáng)度度設(shè)計(jì)值值為Ec=7.18 N/mmm2，是理理想的彈彈塑性材材料，受受壓彈性性模量為為fc=8331.889 N/mmm2。其抗抗拉強(qiáng)度度設(shè)計(jì)值值ft是抗壓壓強(qiáng)度設(shè)設(shè)計(jì)值fc的4倍多，可可見紙的的受拉性性能比受受壓性能能好的多多。2、建筑工工程我們利用紙紙膠的抗抗拉、抗抗壓和抗抗彎性能能，及繩繩子的抗抗拉強(qiáng)度度高而無無剛度特特點(diǎn)，用用紙膠構(gòu)構(gòu)件和繩繩子搭制制一座跨跨度10040mmm，橋橋?qū)?990mmm的紙橋橋。通過過最合理理的結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)，構(gòu)構(gòu)件尺寸寸設(shè)計(jì)和和最優(yōu)的的構(gòu)件組組裝方法法，以達(dá)達(dá)到在用用料最省省的條件件下盡可可能地通通

3、過更大大的荷載載，使荷荷質(zhì)比達(dá)達(dá)值最大大，充分分發(fā)揮材材料的力力學(xué)性能能。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說說明1、結(jié)構(gòu)的的選型按設(shè)計(jì)要求求，小車車的速度度較慢，故故可以不不考慮荷荷載的動動態(tài)效應(yīng)應(yīng)，即把把每一時時刻的荷荷載都當(dāng)當(dāng)作靜荷荷載處理理。小車車從桿的的一端移移到另一一端，內(nèi)內(nèi)應(yīng)力最最大處的的包絡(luò)圖圖如右圖圖所示，為為一拋物物線方程程y=-(x-1/22)22+1/2,取其為為設(shè)計(jì)拱拱軸線，在在拱的構(gòu)構(gòu)造上我我們用三三根桿做做成梯形形來代替替合理拱拱軸線。拱橋按橋面面的位置置分為上上承式，中中承式，下下承式。上承式橋優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是橋橋面系構(gòu)構(gòu)造簡單單，拱圈圈與墩臺臺的寬度度較小，橋橋上視野野開闊，施施工方便便；缺點(diǎn)

4、點(diǎn)是橋梁梁的建筑筑高度大大，縱坡坡大和引引橋長。一一般用在在跨度較較大的橋橋梁。中承式橋的的優(yōu)點(diǎn)是是建筑高高度較小，引引道較短短；缺點(diǎn)點(diǎn)是橋梁梁寬度大大，構(gòu)造造較復(fù)雜雜，施工工也較麻麻煩。下承式橋的的優(yōu)點(diǎn)是是橋梁建建筑高度度很小，縱縱坡小，可可節(jié)省引引道長度度；缺點(diǎn)點(diǎn)是構(gòu)造造復(fù)雜，拱拱肋施工工麻煩。一一般用于地地基差的的橋位上上。按照有無水水平推力力分可分分為有水水平推力力和無水水平推力力。在豎向荷載載作用下下拱腳對對墩臺無無水平推推力作用用的拱橋橋。其推推力由剛剛性梁或或柔性桿桿件承受受，屬于于內(nèi)部超超靜定、外外部靜定定的組合合體系拱拱橋。適適用于地地質(zhì)不良良的橋位位處，墩墩臺與梁梁式橋基基

5、本相似似，體積積較大，只只能做成成下承式式橋，建建筑高度度很小，橋橋面標(biāo)高高可設(shè)計(jì)計(jì)的很低低，降低低縱坡，減減小引橋橋長度，因因此可以以節(jié)約材材料。但但是，結(jié)結(jié)構(gòu)的施施工比較較復(fù)雜。在豎向荷載載作用下下拱腳對對墩臺有有水平推推力作用用的拱橋橋。水平平推力可可減小跨跨中彎矩矩，能建建成大跨跨度的橋橋梁。造造型美觀觀，城市市橋梁一一般優(yōu)先先選用，可可做成上上承式、中中承式橋橋。缺點(diǎn)點(diǎn)是，對對地質(zhì)要要求很高高，為防防止墩臺臺移動或或轉(zhuǎn)動，墩墩臺須設(shè)設(shè)計(jì)很大大，施工工較麻煩煩。我們知道在在紙橋加加載的時時候，并并沒有提提供水平平力，由由這一點(diǎn)點(diǎn)在綜合合考慮以以上兩方方面我們們采取的的是下承承式拱橋橋。

6、主拱拱和承梁梁的截面面選擇，為為了制作作方便我我們統(tǒng)一一選擇了了圓形。在在主拱和和橋梁之之間我們們用5根繩子子來傳遞遞拉力，其其中在結(jié)結(jié)構(gòu)中心心附近我我們將1根繩子子做成十十字交叉叉型，主主要考慮慮提高繩繩子的穩(wěn)穩(wěn)定性和和傳載傳傳荷能力力。主要要是水平平拱桿和和橋梁之之間的那那2根繩來來傳力，另另兩根繩繩主要是是為了位位置梯形形拱的穩(wěn)穩(wěn)定，當(dāng)當(dāng)然也能能傳遞共共和梁之之間的力力，所以以從側(cè)面面看橋的的形式是是這樣的的然后就是拱拱的橫向向連接問問題，我我們用桿桿和繩來來維持橫橫向聯(lián)系系。縱向向的切力力不會很很大所以以只是靠靠桿和兩兩品拱之之間的剪剪切力來來維持。以上就是我我們的結(jié)結(jié)構(gòu)選型型。2、荷

7、載分分析此模型采用用下承式式拱橋，為為簡化模模型的制制作難度度，使用用三根桿桿件做成成近似拱拱形。根根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)要求，模模型所受受荷載主主要為移移動荷載載，在實(shí)實(shí)驗(yàn)條件件下，可可不考慮慮水平荷荷載的影影響。在在上述前前提下，設(shè)設(shè)計(jì)時可可適當(dāng)減減少水平平3、內(nèi)力分分析在荷荷載作用用在下梁梁中心位位置時結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)部部彎矩如如圖所示示。此時，結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)部的的軸力如如圖其中紅色區(qū)區(qū)域?yàn)槭苁芾瓍^(qū)域域，藍(lán)色色區(qū)域?yàn)闉槭軌簠^(qū)區(qū)域。剪力圖如下下。4、計(jì)算簡簡圖 5、承載能能力估算算在結(jié)構(gòu)下梁梁中心處處受到110千克力作作用時，上上面拱形形梁受到到最大壓壓應(yīng)力為為10.88MMPa,按照線線形比例例關(guān)系，當(dāng)當(dāng)紙桿達(dá)達(dá)

8、到其抗抗拉極限限32.91NN/mmm2 時，其其承受的的荷載應(yīng)應(yīng)為30千克。但但考慮到到實(shí)際情情況，紙紙有可能能出現(xiàn)受受壓情況況，失穩(wěn)穩(wěn)情況，而而且紙膠膠復(fù)合材材料與紙紙的力學(xué)學(xué)性能有有著很大大不同，所所以實(shí)際際承載應(yīng)應(yīng)該小于于30千克。第2組設(shè)計(jì)說明作品名稱 簡約之之美 作品重量 2110g 隊(duì)伍名稱 王者歸歸來 學(xué)生姓姓名 孫揚(yáng)揚(yáng) 學(xué)號 1044331101006 學(xué)生姓姓名 李欣欣 學(xué)號 1044331101005 學(xué)生姓名 鐘坤 學(xué)號 1044331101117 學(xué)生姓姓名 張宏全全 學(xué)號 1004333101128 建筑設(shè)計(jì)說說明一、建筑設(shè)設(shè)計(jì)概念念和建筑筑構(gòu)思建筑不僅是是凝固的的

9、音樂，更更是一種種語言，蘊(yùn)蘊(yùn)涵其中中的建筑筑手法，通通過構(gòu)件件結(jié)構(gòu)形形式和空空間處理理體現(xiàn)建建筑美。我我們從競競賽的要要求與實(shí)實(shí)際情況況相結(jié)合合的角度度出發(fā)，綜綜合考慮慮橋的受受力特點(diǎn)點(diǎn)，設(shè)計(jì)計(jì)了一座座，美觀觀樸實(shí)的的橋，名名為“簡約之之美”“小橋流水水人家”江南水鄉(xiāng)一一直是美美的代名名詞，潺潺潺的流流水，綠綠綠的稻稻田，尤尤其是那那里的橋橋，給人人們留下下無限的的遐想。那那坐落在在水鄉(xiāng)航航道上的的座座小小橋，無無一不輕輕巧、古古樸、典典雅。從從橋的點(diǎn)點(diǎn)滴中透透出人與與自然的的和諧之之美。我我們正是是從這點(diǎn)點(diǎn)出發(fā)設(shè)設(shè)計(jì)了“簡約之之美”，我們們的橋小小巧，輕輕盈，而而且用簡簡約的線線條來表表現(xiàn)我

10、們們的設(shè)計(jì)計(jì)理念“人與自自然的和和諧之美美”“簡約而不不簡單”我們從結(jié)構(gòu)構(gòu)形式所所體自然然現(xiàn)出的的簡潔明明快的風(fēng)風(fēng)格的基基礎(chǔ)上； 根據(jù)紙紙的一些些力學(xué)性性質(zhì)，充充分考慮慮橋的整整體受力力情況；最終我我們從受受力最好好的最簡簡單的三三角形入入手。制制作了“簡約之之美”?！昂喖s之美美”的整體體外型是是倒置的的三角形形，在橋橋面中間間有一豎豎立的柱柱子并用用紙帶聯(lián)聯(lián)系到了了橋的兩兩端，巧巧妙的將將荷載分分擔(dān)給橋橋端支座座。減小小了撓度度。兩端端的紙帶帶用特殊殊方法進(jìn)進(jìn)行加固固。這樣樣使橋的的整體性性增強(qiáng)、提提高的抗抗載荷、抗傾傾覆能力力。一、“彎弓弓射雕”“簡約之美美”外型獨(dú)獨(dú)特，橋橋梁和斜斜拉的紙

11、紙帶猶如如一支已已拉滿的的強(qiáng)弓；而橫跨跨中的支支柱則是是那即將將離弦的的箭，箭箭頭直指指天際，不不禁使人人想起一一代天驕驕成吉思思汗彎弓弓射大雕雕的豪邁邁之情。即即將離弦弦的箭恰恰是我們們的愿望望。希望望我們的的團(tuán)隊(duì)能能夠騰飛飛，扶搖搖直上九九萬里。二、結(jié)構(gòu)選選型 三角桁架架 平面布布置要求求： 簡簡單，規(guī)規(guī)則，對對稱。選選擇工字字梁作為為主橋面面梁，有有較高的的抗彎能能力。 抗豎向向荷載布布置 在主橋橋面梁，跨中截截面處設(shè)設(shè)置豎立立柱，并并用紙帶帶斜拉到到橋體的的兩端；以減少少跨中撓撓度，增增加橋體體的承載載能力。三、受力基基本特征征 整個橋橋體為空空間梁柱柱共同工工作的，主主體橋梁梁為主要

12、要受力體體，在跨跨中：運(yùn)運(yùn)用立柱柱和斜拉拉的紙帶帶分擔(dān)荷荷載，立立柱承受受向下的的荷載并并將其分分給其上上的紙帶帶，遂將將荷載傳傳遞到兩兩端橋基基上。四、模型制制作工藝藝橋面主梁 主梁工字字型采用用特制矩矩形模具具批量生生產(chǎn)，然然后拼接接，粘貼貼而成。質(zhì)質(zhì)量高，速速度快，養(yǎng)養(yǎng)護(hù)效率率高跨中立柱采用圓柱型型結(jié)構(gòu)，充分利用圓柱的抗壓能力，提高立柱的強(qiáng)度。接點(diǎn)處理 運(yùn)用棉線線捆綁 、箍扎扎，并且且涂刷乳乳白膠加加固定型型。 提高 了接點(diǎn)的牢牢固性，提提高結(jié)構(gòu)構(gòu)整體性性。結(jié)構(gòu)計(jì)算書書 計(jì)算簡圖1荷載分析析由于小車緩緩慢行駛駛，忽略略加速度度，其荷荷載可視視為靜荷荷載，設(shè)小車的重重力為F牛頓；作用于于小

13、橋的的跨中。計(jì)算跨中立立柱和斜斜拉紙帶帶的受力力、跨中中撓度由Fn1、M1圖得：由M1圖和和Mp圖得： 紙帶面積 A = 0.2*440 = 8(mm2)工字橫梁慣慣性距 I24433(mm2)由得：X1=0.443F當(dāng)F=500N時，X= 21.5 (N)跨中撓度 y= y 符合要要求。2內(nèi)力分析析 由上面面計(jì)算可可知：立立柱受壓壓力 F=X1=21.5 (N) 紙帶受受拉力 F=200.9(N)所以兩者均均符合要要求3 結(jié)論按荷載、受受力分析析，結(jié)構(gòu)構(gòu)可承受受10KKG重物物。但是是由于實(shí)實(shí)際結(jié)構(gòu)構(gòu)剛度較較弱以及及做工較較理想化化有一定定的人為為差距，所所以人為為規(guī)定一一個“保守系系數(shù)”K

14、P=0.88所以 結(jié)構(gòu)構(gòu)承重 F1000*00.8=80 (N)第3組設(shè)計(jì)說明作品名稱 斬斬天塹 作品重重量 1995g 隊(duì)伍名稱 776255 學(xué)生姓名名 黃黃理卿 學(xué)號 1033332201009 學(xué)生姓名名 劉劉思嘉 學(xué)號 1033332201113 學(xué)生姓名名 徐徐 訓(xùn) 學(xué)號 1033332201118 學(xué)生姓名 陳陳 偉 學(xué)號 1033332201229建筑方案說說明 “一橋飛飛架南北北，天塹塹變通途途?！?-毛澤東東水調(diào)調(diào)歌頭 游泳泳1、橋梁美美學(xué)我國著名的的橋梁美美學(xué)專家家唐寰澄澄先生在在他的文文章和專專著中多多次提到到：三個個統(tǒng)一性性是美的的最重要要屬性，即即（1）感性性和理性

15、性的統(tǒng)一一或感覺覺和意識識的統(tǒng)一一；（2）客觀觀和主觀觀的統(tǒng)一一或人和和自然的的協(xié)調(diào)統(tǒng)統(tǒng)一，即即“天人合合一”的思想想；（3）形式式和內(nèi)容容的統(tǒng)一一，即造造型和功功能的一一致。歸歸納起來來的橋梁梁美學(xué)法法則是：多樣和和統(tǒng)一，協(xié)協(xié)調(diào)與和和諧，以以及比例例、對稱稱和韻律律。另外外還有八八綱：即即剛?cè)?、動動靜、陰陰陽、虛虛實(shí)的矛矛盾和統(tǒng)統(tǒng)一。我我的理解解是，設(shè)設(shè)計(jì)要有有新意，要要同中有有異，要和環(huán)環(huán)境協(xié)調(diào)調(diào)，結(jié)構(gòu)構(gòu)要求比比例勻稱稱，沒有有畫蛇添添足的多多余裝飾飾，有動動感和韻韻律美。2、“斬天天塹”的簡介介“天塹”即即指長江江，古來來就是南南北交通通的天然然屏障?！皵靥靿q”，設(shè)計(jì)計(jì)為跨越越在滾滾滾長

16、江之之上的過過江大橋橋，堪與與南京長長江大橋橋武漢長長江大橋橋、江陰陰長江大大橋相媲媲美。全橋長10040毫米，橋橋?qū)?660毫米，橋橋高2330毫米，跨跨中豎支支柱長2210毫米，兩兩側(cè)小短短柱長為為80毫米。橫橫梁截面面為：高高21毫米，寬寬15毫米，厚厚1毫米。橋的橫梁和和豎直柱柱為箱型型紙管拼拼接成整整體，下下部的懸懸索為1*15毫米紙帶帶，結(jié)構(gòu)構(gòu)簡潔合合理，充充分發(fā)揮揮材料的的性能：紙帶的的抗拉強(qiáng)強(qiáng)度高，用用來受拉拉；箱型型紙管的的箱型截截面適合合于受彎彎受剪。剛中有柔，柔柔中有剛剛，動中中有靜，靜靜中有動動，剛?cè)崛岵?jì)，動動靜結(jié)合合，蘊(yùn)涵涵著一種種凝固的的動感和和韻律美美；結(jié)構(gòu)構(gòu)比

17、例勻勻稱、與與自然環(huán)環(huán)境相協(xié)協(xié)調(diào)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說說明結(jié)構(gòu)選型表1 各種種結(jié)構(gòu)形形式優(yōu)缺缺點(diǎn)的比比較結(jié)構(gòu)形式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)桁架桿件只受拉拉、壓，材材料性能能得到充充分利用用結(jié)點(diǎn)不易處處理，制制作難度度大，重重量大拱受力合理、承承載力大大制作復(fù)雜、重重量大、計(jì)計(jì)算煩瑣瑣（移動動荷載作作用下，拱拱處于彎彎、剪、壓壓復(fù)合受受力狀態(tài)態(tài)，穩(wěn)定定性不好好驗(yàn)算）懸索、斜拉拉主要受拉，材材料性能能得到充充分利用用，跨度度可以很很大、重重量輕繩的彈性大大，加載載儀器不不提供錨錨固，制制作要求求苛刻，無無法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)索拱受力明確、合合理，材材料性能能得到充充分利用用，重量量輕，制制作簡單單、上承承式受荷荷便于小小車通過過，計(jì)算算

18、方便對受拉紙帶帶制作、安安裝要求求高 通通過上表表的比較較，我們們?nèi)菀椎玫贸鼋Y(jié)論論：無論論從受力力、重量量、制作作加工各各個方面面看，索索拱結(jié)構(gòu)構(gòu)都是我我們的最最佳選擇擇。我們的橋采采用的結(jié)結(jié)構(gòu)形式式為：索索拱結(jié)構(gòu)構(gòu)。外圍圍是大的的索拱，內(nèi)內(nèi)層是兩兩個小的的索拱，這這樣索拱拱套索拱拱的結(jié)構(gòu)構(gòu)形式可可以減小小橫梁的的計(jì)算長長度，防防止橫梁梁的局部部破壞，提提高了梁梁的承載載力；換換言之，在在相同承承載力條條件下，與與不加兩兩個小索索拱的情情況相比比，它減減少了橫橫梁的卷卷紙的層層數(shù)，減減輕了重重量。結(jié)構(gòu)受力明明確合理理，可以以從荷載載的傳遞遞方式看看出：小車荷載橋橋面板橫橫梁2、結(jié)構(gòu)模模型簡化化

19、與荷載載分析（1）結(jié)構(gòu)構(gòu)模型簡簡化：橋的兩榀索索拱結(jié)構(gòu)構(gòu)，由長長度、大大小、粗粗細(xì)完全全相同的的桿件或或紙帶組組成，兩兩榀之間間的連接接通過三三根很薄薄的聯(lián)系系桿連成成整體。由由于三根根聯(lián)系桿桿很薄，我我們可以以忽略他他們的承承載作用用，把我我們的結(jié)結(jié)構(gòu)簡化化為平面面結(jié)構(gòu)來來分析，簡簡化后的的計(jì)算簡簡圖如下下圖。二號均為壓壓桿，截截面型式式一樣，如如右圖所所示：受拉彈性模模量：抗拉強(qiáng)度設(shè)設(shè)計(jì)值：受壓彈性模模量：抗拉強(qiáng)度設(shè)設(shè)計(jì)值：一號桿長：，二號號桿長：一、二號桿桿面積：一、二號桿桿的慣性性矩：（2）荷載載分析：橋受的荷載載主要是是：小車車和砝碼碼的移動動動荷載載（橋本本身和橋橋面板的的重量很很

20、輕，可可以忽略略不計(jì)）。小小車通過過電機(jī)的的牽引緩緩慢勻速速地通過過橋面，速速度約為為v=2ccm/ssec，由于于這個速速度很慢慢，我們們認(rèn)為每每一時刻刻小車的的荷載為為靜荷載載，動力力效應(yīng)很很小，但但為了安安全起見見，我們們還是粗粗略的估估計(jì)一下下荷載的的動力放放大系數(shù)數(shù)D=11.1。由簡支梁的的彎矩包包絡(luò)圖可可知：小小車在最最不利位位置時的的靜荷載載分布圖圖如下圖圖所示：靜荷載最不不利位置置簡圖內(nèi)力分析計(jì)計(jì)算以下是用結(jié)結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)求解器器得到的的各內(nèi)力力圖。簡化模型軸力圖剪力圖彎矩圖4、構(gòu)件承承載力穩(wěn)穩(wěn)定性驗(yàn)驗(yàn)算（1）承載載力驗(yàn)算算： 故一、二號號桿滿足承承載力要要求。（2）穩(wěn)定定性驗(yàn)算算

21、：按最不利情情況驗(yàn)算算，一端端固定，一一端自由由，取= 2。如圖圖所示：回轉(zhuǎn)半徑二號號桿：壓桿長細(xì)比比：允許長細(xì)比比：二號桿屬于于細(xì)長桿桿（大柔柔度桿），故故采用歐歐拉公式式：故二號桿不不會被壓壓曲；一一號桿比比二號桿短短，其臨臨界荷載載比二號號桿大，故故一號桿也也滿足穩(wěn)穩(wěn)定驗(yàn)算算。（3）紙帶帶的抗拉拉驗(yàn)算：所有紙帶截截面型式式一樣，故故只需驗(yàn)驗(yàn)算一條條紙帶即即可。紙紙帶厚，寬寬，其橫橫截面積積，故其抗抗拉承載載力滿滿足承載載力要求求。（4）橋面面梁的驗(yàn)驗(yàn)算：在我們設(shè)計(jì)計(jì)的結(jié)構(gòu)構(gòu)型式中中，橋面面梁為一一連續(xù)梁梁，處于于壓、彎彎、剪復(fù)復(fù)合受力力狀態(tài)，若若不考慮慮剪力的的影響，可可以認(rèn)為為橋面梁梁處于偏偏心受壓壓狀態(tài)。橋面梁受力力簡化過過程圖在最不利荷荷載作用用下，如如果受壓壓側(cè)和受受