结构设计大赛说明书.doc

第八届结构设计大赛
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指导老师:
负责人: 梁家生
成 员:
时 间: 2011年5月
目录
桥梁名称………………………………………………………………1
纸张力学性能简析………………………………………………3
桥梁模型设计制作要求………………………………………3
结构选型…………………………………………………………….2
结构简化…………………………………………………………….4
荷载设计…………………………………………………………….1
内力设计…………………………………………………………….2
桥梁制作…………………………………………………….……..3
材料表………………………………………………………………..4
鸣谢…………………………………………………….…………….3
附………………………………………………………………......4
桥的名称
桥名：松鼠过河
小学课本上有一篇课文让人记忆犹新，小马要过河，不知道河有多深，就问水牛，水牛说河浅得很，小马要过河了，一只松鼠却跳下来，说：“不要过河，你
会淹死的！我有一个伙伴就是这样给淹死的……”由此，不禁让人感到惋惜，如果河上有座桥就好了，小马也就不用担心河的深浅，而小松鼠的伙伴也就不会被淹死了。所以我们给我们的桥梁起了这么朴素的名字：松鼠过河。
从桥上可以看出，此桥的造型典朴，优美，它的上部采用了中国传统的古典拱形，下部采用了现代的桁架，完全是现代与古典的完美结合，整个结构既不失去古典的文化底蕴，又不失去现代朝气蓬勃的生气。拱形曲线的优美，悬索的绷直有力，水平杆的舒适和宁静，在桥上得到了最为完美的诠释。当桥映入眼帘，那一份优美，那一份力度，那一份宁静的舒适将上演难以忘怀的心灵震撼，给人以无限的视觉冲击。震撼后，也许你不知做云……但是有一天你会醒过来——就是它，拯救了松鼠。
这也许就是我们的设计理念。
桥梁，作为现代交通运输的重要组成部分，是经济繁荣的象征之一。结构稳定固然是理所当然，而在外观上有良好的视觉效果，那更是华龙点睛之笔。就像重庆的朝天门长江大桥，伦敦塔桥，还有我国古代的赵州桥，那些都是结构与美学的经典结合，所以注定要成为永恒，被世人铭记。
在设计和制作此桥的时候，我们也特别注意结构的稳固和外观的协调，纵使在制作的过程中有过程中有杆件的尺寸误差，但是整体上满足设计的要求。
桥梁的下部结构造型是一个V字，可以理解为英语的victory（胜利）的简写。从这个意义上讲这座桥就像是一个在眼前的目标，远远望去就是胜利的标志，它会给人一种向他靠近的诱惑。
桥的尺寸图如下图所示：

桥的尺寸如下图所示。这是最终优化结构，计算采用初步设计（如右图）结构。初步设计结构与最终优化结构在承载力方面只有微小的差别。
桥的尺寸如下图所示。这是最终优化结构，计算采用初步设计（如右图）结构。初步设计结构与最终优化结构在承载力方面只有微小的差别。
结构选型
桥自古以来的目的就是使天堑变通途，它为跨越江河和峡谷而架设。所以在设计之前，都要仔细地考察施工环境、地质条件，虽然结构设计大赛与此有些不同，但其整体设计思路仍未改变。
根据以往的经验，模型加载是在几乎没有任何水平支挡的平地上完成的，而且基本是跨中承受集中荷载。这种方式会使桥迅速向下挠曲，从而使四个支柱的上部向中间倾斜，下部向两边产生很大的水平推力，而这个力却没有办法靠外界抵消，直接的结果便是桥的结构破坏。
此桥为了解决这个问题，采用了组合结构，它的上部是受水平拉杆作用的双铰拱，下部是简单的桁架结构（图2-1）。当集中荷载加在跨中时，水平拉杆向下弯曲，通过悬索拉动上面的拱，拱承受的拉力通过轴线传向两端的铰。这时对拉杆而言，受到水平拉力和竖向荷载，形成拉压，减弱了它自身的弯曲变形，这不
图2-1
但解决了水平推力问题，还充分利用了水平推力。因为这个传力过程是在上部完成，所以上部的双铰拱不会对下部的桁架产生水平力，只会传递竖向荷载。这时竖向荷载是通过桁架的四根支柱将它传向水平地面。
由此可以看出，这个承力体系还是非常的合理。
纸张力学性能简析
任何材料的力学性能无非从抗拉、抗压、抗剪和抗弯几个角度分析，纸张也不例外。纸张是制造模型的原料，对模型进行力学分析就必须了解纸张的力学性能。从经验和实验观察，纸张的受拉和受压性能良好，尤其是受拉性能；但纸张的抗弯和抗剪性能却不十分理想，所以要尽量避免杆件承受弯矩和剪力。另外，组成模型的杆件，由于制作过程中不可避免的人为损坏，很容易出现