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1、西南交通大学结构设计竞赛桥梁承重组资料设计准则1.符合赛题桥型要求、各尺寸要求与对材料使用限制的要求2.在满足安全的条件下尽量少使用材料，以减轻桥梁自重和节约成本3.注重结构美观、简洁方案构思方案构思对于本次结构设计，我们首先对赛题进行了详细分析，考虑到组委会提供的材料特点以及赛题对桥型的限制，从安全、耐用、美观的角度出发，我们选择了现在作为我国大跨径桥最流行的桥型之一的悬索桥，悬索桥作为一种拉索体系，比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型。为了明确体现组合形式，改进受力和合理性，我们选择了桁架梁与悬索两种桥型相结合。为了进一步优化受力结构和减轻桥梁质量，我们将桁架梁改为张弦体系的鱼
2、腹式桁架梁以此来减轻桥梁自重和提高承载质量，考虑到桥梁的加载重量，我们采用自锚式。桥梁构思的方案选取桥梁构思的方案选取网格式分布T形横梁悬索和桁架梁组合加劲梁的优化设计结构设计结构设计1.按照赛题要求，我们选择悬索与梁的组合形式2.为了增加主梁的刚度，一般要设加劲梁，我们将加劲梁优化成桁架梁，并采用鱼腹式梁，充分发挥材料的作用，在此基础上，鱼腹式桁架的各个下弦杆均受拉，我们将鱼腹式桁架的各个下弦杆换为索，并施以一定大小的预应力,形成张弦桁架梁结构,利用下部拉索的预应力产生的反向弯矩,抵消上部重荷载产生的弯矩,从而调整结构内力。3.为了减小最大弯矩，我们将桥设为等跨的三跨，桥的全长为1785mm
3、，桥面宽为240mm，主梁为三根，每根主梁由两块长1785mm，高15mm的PVC条粘贴而成，横梁采用15根T型梁来支撑桥面、传递荷载以及为此主梁的侧向稳定，悬索桥采用多塔形式，在考虑桥梁自重和赛题要求的最大加载量的情况下，我们将左右塔设置成为独塔不连接形式也能满足加载要求，并在有支座的地方布置。特色处理特色处理1.横梁采用T形小横梁，在保证桥梁刚度的同时，保证了桥面与梁的接触面积，使桥面更安全不下陷，并且有效的减轻了桥体的质量。2.节点采用节点卡，有效防止杆件脱落，如下图所示：3.加劲梁采用鱼腹桁架梁，并将桁架下弦拉杆改为拉索,并施以一定大小的预应力,形成张弦桁架梁结构,利用下部拉索的预应力
4、产生的反向弯矩,抵消上部重荷载产生的弯矩,从而调整结构内力。使得加劲梁质量大大减小，结构受力更为合理。4.主缆采用橡胶圈连接，为施加震动荷载时提供足够的缓冲，保证震动加载成功。加载模拟实验加载模拟实验在做正式参赛作品前，由于三跨完全一样，我们选取一跨，做了两次进行试验，由于没有标准砝码，我们用石头代替，经测量石头总重为14.87kg，超过了最大荷载，经加载试验可以看见在要求加载范围内，模型完全能够承受住，且挠度也在小范围内。我们根据加载情况进行了尺寸修正，来确保以最轻的质量承载赛题要求的荷载。模型计算模型计算桥梁三跨等跨，且结构形式一样，由于施加震动荷载时，小车停留位置在中跨中间，且两次加载过
5、程中小车在此处停留时间最长，故只取中跨进行研究，以便受力分析和强度计算。可以将梁简化为理想桁架结构，由桁架结构可知，各杆均只受轴向力，负值表示压力，正值表示轴向拉力，由于桁架下弦杆改为连续绳索结构，故可认为其受力大小均相等，且受拉力，各杆件所受内力图如下图所示：由于各杆均受在轴向力作用，因此只需要校核抗拉抗压强度.=FN/A 对于上弦杆：A=4*15=60mm2 FN=-134.62N =-2.24MPa对腹杆：A=4*6=24mm2 FNmax=-81.8N =-3.41MPa综上|max=3.41MPau=8MPa 故强度满足要求。极限位移计算（单位荷载法）由单位荷载法求得中点位移为由于我
6、们主梁可以看作三个平面桁架组成，由T形梁将荷载的力均匀分担给三根主梁，故桥的整体挠度应该为：梁的最大挠度小于赛题规定的15mm，满足赛题要求。利用Midas Civil 821 建模分析对于静力荷载，可以直接在每跨跨中施加6kg的等效荷载，即60N的节点荷载。对于小车产生的动荷载，由于定义较为负载，为了简化计算，采用静力荷载工况，计算小车移动中最不利位置附近时的受力情况。下图是在MIDAS中分析出的结构在静力荷载作用结构的位移等值线图，从图中可以清晰地看到最大位移量为2.34mm，发生在边跨的跨中位置附近。最大应力发生在边跨跨中附近的下翼缘，最大值1.7MPa。下图是在Midas中分析出的结构
7、在小车荷载处于最不利位置时的位移等值线图，从图中可以清晰地看到最大位移量为5.39mm，发生在中跨的跨中位置附近。最大应力发生在中跨的跨中附近的下翼缘，最大值2.76MPa。综上：利用Midas分析时，梁上的最大应力为2.76MPa,小于PVC的抗拉强度30MPa,最大位移量为5.39mm,小于赛题限制的15mm。经过手算与Midas模拟得出的结果均表示桥能加载成功，由于评分时质量得分占据的比例比较大，因此我们选择该种质量较轻的设计方案。参考文献1结构力学,杜正国主编，西南交通大学出版社2材料力学I第五版，孙训方、方孝淑、关来泰主编，高等教育出版社3“张弦梁结构在桥梁工程中的应用”，黎明、杨晖
8、，工业建筑2008年第38卷增刊，401-4054“鱼腹式梁结构在桥梁结构设计中的应用与受力”，金鑫，路桥工程2014年8月第4卷第22期 由于暂时还有一些相关课程没有，相关知识只能自己查阅资料获得，因此在设计过程中，对于较专业的问题可能只是一知半解甚至理解错误，恳请各位评委老师批评指正！谢 谢 ！B10组人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢