2014年全国大学生结构设计大赛-桁架桥
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桁架桥结构模型制造成果形式桁架桥结构模型制造成果形式,听起来是不是有点儿拗口?别急,咱们慢慢聊。
说白了,就是把一座桥的框架,或者说是骨架,用各种材料给做出来。
可能你会问,什么叫桁架桥结构?哎呀,简单来说,就是一种桥的结构,像是拼积木一样,把很多条直线按照一定的规律拼接成一个大框架,能承受住很大的重量。
看起来是不是就有点像那些大楼上的钢铁架子?没错,就是这种道理。
你想啊,这种桥不仅看起来坚固,还很有设计感。
现代的桁架桥结构可不只是几根钢管拼在一起,它背后可是有一整套科学的原理支撑的。
你别看这些桥好像没什么特别的,实则每一根钢筋,每一个连接点,都在告诉你,力学和美学,完全是可以兼得的。
像我们平时看到的那些大桥,不管是公路桥,还是铁路桥,很多都是桁架结构。
别小看它,这东西承受的压力可大得很,随便一辆大卡车或者火车,开过去,它都能稳稳地顶住。
再说说模型的制造,哎呦,光是这步骤就挺有意思的。
现在的桁架桥模型,很多都不是纯粹手工做的了,都会用一些现代化的设备,像3D打印机、激光切割机这些高科技玩意儿。
通过这些先进的工具,设计师能把桥的每一个小细节做得更精确,连那些看似不起眼的连接点,都能做到精准无误。
哦,对了,你有没有见过那种微型的桁架桥模型?它们看起来小巧可爱,但其实能完美展现出真正桥梁的承载力。
设计师们就是用这些小模型,来验证桥梁结构的强度和稳定性,甚至在上面做些“实验”,比如加上重物,看桥能撑得住不。
你想想,这么小小的模型居然能模拟出真实桥梁的表现,简直是神奇。
咱们再聊聊这些模型成果的实际用途吧。
桁架桥模型的制造成果不仅仅是用来展示的,它们在实际工程中的作用可大了。
比如在桥梁的设计过程中,模型能帮助设计师们提前发现一些问题。
要知道,桥梁可不是说建就能建的,背后可是有很多学问的。
设计师通过这些模型,能够模拟各种环境下桥梁的表现,像是强风、地震,甚至水流的冲击,都能提前测试。
这可比纸上谈兵强多了,不然真到了施工现场,出了问题可就晚了。
桁架桥计算
桁架桥是一种采用桁架结构的大型跨越性结构,常用于跨越河流、公路、铁路等场所。
在桁架桥的设计中,需要进行复杂的计算,以确保其结构的稳定性、安全性和承载能力。
桁架桥计算主要包括以下几个方面:
1. 桁架桥结构设计:根据桥梁跨度、荷载等因素,确定桁架桥
的结构类型、尺寸和形式,并进行初步的计算和分析。
2. 杆件受力分析:对桥梁的各个杆件进行受力分析,包括杆件
的拉力、压力和弯矩等,计算其受力状态和强度。
3. 节点受力分析:对桥梁的各个节点进行受力分析,计算节点
的受力状态和强度,以确保节点的稳定性和安全性。
4. 桁架桥的承载能力计算:根据桥梁的设计要求和荷载条件,
计算桁架桥的承载能力,以确保其能够承载所需的荷载。
5. 桁架桥的抗震设计:针对地震等自然灾害,进行桁架桥的抗
震设计,以确保其在地震等灾害发生时能够保持结构的完整性和稳定性。
总之,桁架桥计算是桁架桥设计中非常重要的一部分,需要进行科学、严密的计算和分析,以确保桥梁的结构稳定、安全和可靠。
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结构力学桁架桥设计桁架桥是一类结构力学桥梁,它的主体结构包括梁、柱和节点三部分,并采用钢材、混凝土等材料制造而成。
桁架桥的设计需要通过力学原理和结构分析方法来确认其结构合理性和承载能力,使得桥梁可以对交通工具和载荷承受力的要求进行有效的支撑和转移。
桁架桥的设计流程包括以下几个步骤:第一步:定义桥梁的使用条件在进行桥梁设计前,需要明确桥梁的使用条件。
这些条件包括预计的交通量、交通工具类型、桥梁跨度以及风、雪等环境因素等。
这些信息将用于确定桥梁的设计要求,并为后续设计工作提供指导。
第二步:确定桁架桥的基本结构桥梁的基本结构由相应的梁、柱和节点构成。
在确定桥梁基本结构之前,需要对桥梁的跨度、宽度和高度进行分析。
通常,桥梁的跨度、宽度和高度将影响基本结构的选择和优化设计。
在确认设计的基本结构之后,将根据其要求和使用条件进一步完善桥梁的结构。
第三步:进行结构分析和荷载计算桥梁设计中最重要的步骤是结构分析和荷载计算。
这些计算确定了桥梁主体结构的承载能力和安全性,以确保其可以稳定地承受交通工具和载荷。
荷载类型包括静态荷载、动态荷载、风荷载和地震荷载等。
为了识别并考虑各个因素的影响,设计工程师需要使用特定的分析技术和软件程序来模拟桥梁所承受的各种负载情况。
第四步:进行结构优化设计结构优化设计是桥梁设计中的另一个关键步骤。
一旦确定了桥梁的主要结构和荷载要求,将需要考虑最佳结构的设计选择。
设计工程师需要在保证桥梁稳定性和承载能力的前提下,优化传输及分配载荷和减小结构的重量。
对于桁架桥来说,采用千斤顶、内力矩和切割力等分析工具,以及计算机辅助设计软件可以帮助设计人员进行结构分析和优化设计。
第五步:设计桥梁的连接和细节设计连接和细节是桥梁设计的最后一个步骤。
在设计任务中,设计工程师将确保桥梁主体各部分之间的连接是具有必要的强度和刚度,以确保桥梁在整个使用过程中具有足够的承载能力和安全性。
此外,细节设计旨在确保桥梁在正常使用下具有良好的耐久性和抗腐蚀性。
《14框架式的桁架桥》作业设计方案第一课时一、设计背景在建设现代社会的基础设施中,桥梁是重要的交通建筑之一,不仅可以连接两地,还可以促进经济的发展。
桥梁结构多样,其中桁架桥是一种较为常见的桥梁结构,其具有稳定性好、承载能力强、施工方便等特点。
本设计方案旨在通过学生的合作设计,了解桁架桥的结构和原理,培养学生的团队合作能力和工程设计能力。
二、设计目标1. 通过学生的合作设计,了解桁架桥的结构和原理;2. 增强学生的团队合作能力,培养学生的工程设计能力;3. 培养学生对桥梁结构的理解和分析能力。
三、设计内容1. 学生分组进行合作设计,每组设计一座14框架式的桁架桥;2. 设计过程包括确定桥梁跨度、荷载等参数,绘制桥梁结构图,计算桥梁的承载能力;3. 学生需要进行文献查阅,了解桁架桥的历史、结构、应用等相关知识;4. 每组学生进行汇报,展示他们的设计方案并解释设计思路。
四、设计步骤1. 组建学生小组,每组3-5人,确定组员分工;2. 确定桥梁跨度、荷载等参数,进行计算,绘制初步结构图;3. 根据计算结果,完善桥梁结构图,进行承载能力检验;4. 学生进行桥梁模型的制作,展示设计成果;5. 每组学生进行汇报,展示设计成果并接受其他组员的评价。
五、设计评价1. 完成桁架桥的设计方案,包括桥梁结构图、承载能力计算等内容;2. 学生之间相互评价,评选出最佳设计方案;3. 老师进行评价,对学生的设计方案进行综合评定。
六、设计效果通过本设计方案,学生将了解桁架桥的结构和原理,培养团队合作能力和工程设计能力。
同时,学生还将增强对桥梁结构的理解和分析能力,为今后的学习和工作奠定基础。
愿此次合作设计能够促进学生的全面发展,提高学生的工程设计水平。
第二课时一、设计要求1. 桁架桥全长100米,宽20米,承载能力为100吨。
2. 桥面高度要求:距离桥梁下部4米,距离桥梁上部6米。
3. 要求设计美观大方,符合现代桥梁建筑风格,具有一定的艺术性。
《14框架式的桁架桥》导学案
导学目标:
1. 了解桁架桥的定义和结构特点;
2. 了解14框架式的桁架桥的设计原理和优点;
3. 能够分析和比较不同类型的桁架桥。
导学内容:
一、桁架桥的定义和结构特点
桁架桥是一种由多个桁架构成的桥梁结构,桁架是由直线杆件和节点毗连而成的稳定结构。
桁架桥的结构特点包括:轻巧、刚性强、承载能力大、施工简便等。
二、14框架式的桁架桥的设计原理和优点
14框架式的桁架桥是一种采用14个桁架构成的桥梁结构,其设计原理是通过合理安置桁架,使得桥梁在承载荷载时能够保持平衡和稳定。
14框架式的桁架桥的优点包括:承载能力大、刚性强、耐久性高、抗震性好等。
三、不同类型的桁架桥的分析和比较
除了14框架式的桁架桥外,还有许多其他类型的桁架桥,如K桁架桥、V桁架桥、悬臂桁架桥等。
这些桁架桥在结构形式、承载能力、施工难度等方面存在差别,学生可以通过比较不同类型的桁架桥,深入了解桁架桥的设计原理和应用范围。
导学活动:
1. 观看相关视频或图片,了解桁架桥的结构特点和应用途景;
2. 分组讨论,探讨14框架式的桁架桥与其他类型桁架桥的异同点;
3. 设计一个简单的桁架结构模型,体验桁架桥的稳定性和承载能力;
4. 小组展示设计效果,分享对桁架桥的理解和认识。
导学评判:
1. 学生能够准确描述桁架桥的定义和结构特点;
2. 学生能够分析和比较不同类型的桁架桥,理解其设计原理和优缺点;
3. 学生能够通过设计简单的桁架结构模型,深入体验桁架桥的特点和应用价值。
桁架桥原理一、引言桁架桥是一种常见的桥梁结构,它由许多小型构件组成,这些构件互相连接形成一个稳定的三维结构。
桁架桥具有结构简单、重量轻、耐久性强等优点,因此被广泛应用于各种建筑和工程领域。
本文将详细介绍桁架桥的原理。
二、桁架结构1. 桁架的定义桁架是由若干个杆件和节点组成的三维空间刚性结构。
每个节点连接着多个杆件,在节点处形成了一个平面内的力学系统。
杆件与节点之间通过铰链连接,使得整个系统可以自由旋转。
2. 桁架的特点(1)轻质:由于使用了轻质材料(如钢管、铝合金等),因此整个结构非常轻便。
(2)高强度:虽然单独的杆件并不是非常坚固,但是通过合理地组合和连接可以形成一个非常强大的整体。
(3)易于制造和安装:由于每个部分都是相对独立的,因此制造和安装都比较容易实现。
3. 桁架的构成桁架由三个基本部分组成:杆件、节点和连接件。
(1)杆件:通常使用圆管或方管作为杆件,长度和直径可以根据需要进行调整。
(2)节点:节点是连接杆件的部分,通常使用钢板或铝合金制造,可以根据需要进行加工。
(3)连接件:连接件用于将节点和杆件连接在一起,通常使用螺栓、铆钉等固定方式。
三、桁架桥1. 桁架桥的定义桁架桥是一种采用桁架结构搭建而成的桥梁。
它由若干个相互平行的桁架组成,每个桁架由数条杆件和节点组成,相邻两个桁架之间通过跨梁连接。
整个结构形成了一个稳定的三维空间结构。
2. 桁架桥的特点(1)轻质:由于采用了轻质材料制造,因此整座桥梁非常轻便。
(2)高强度:通过合理地组合和连接可以形成一个非常强大的整体结构。
(3)耐久性强:由于采用了耐腐蚀、耐疲劳的材料,因此桥梁的寿命非常长。
(4)易于维护:由于结构简单,因此维护和保养也比较容易。
3. 桁架桥的构成桁架桥由三个基本部分组成:上部结构、下部结构和支座。
(1)上部结构:上部结构由若干个相互平行的桁架组成,每个桁架由数条杆件和节点组成。
相邻两个桁架之间通过跨梁连接。
(2)下部结构:下部结构包括桥墩、墩台、基础等。
《14框架式的桁架桥》导学案
导学目标:
1. 了解14框架式的桁架桥的定义和结构特点;
2. 掌握14框架式的桁架桥的优点和应用领域;
3. 能够分析14框架式的桁架桥的设计原理和施工工艺;
4. 培养学生的综合分析和解决问题的能力。
导学内容:
1. 14框架式的桁架桥的定义和结构特点;
2. 14框架式的桁架桥的优点和应用领域;
3. 14框架式的桁架桥的设计原理和施工工艺。
导学步骤:
第一步:导入问题
请同砚们思考一下,什么是14框架式的桁架桥?它有哪些结构特点?
第二步:进修知识
1. 14框架式的桁架桥是一种由14个桁架组成的桥梁结构,每个桁架由多根杆件和节点毗连而成。
2. 14框架式的桁架桥通常具有较强的承载能力和稳定性,适用于跨度较大的桥梁建设。
3. 14框架式的桁架桥在铁路、公路等交通领域有着广泛的应用。
第三步:探究问题
为什么14框架式的桁架桥具有较强的承载能力和稳定性?它的设计原理是什么?
第四步:拓展应用
请同砚们结合实际案例,分析14框架式的桁架桥在工程建设中的应用和施工工艺。
第五步:总结归纳
通过进修,我们了解了14框架式的桁架桥的定义、结构特点、优点、应用领域、设计原理和施工工艺,培养了学生的综合分析和解决问题的能力。
导学案评判:
本导学案通过问题导入、知识进修、探究问题、拓展应用和总结归纳等环节,引导学生深入了解14框架式的桁架桥的相关知识,并培养了他们的综合分析和解决问题的能力。
希望同砚们能够在进修过程中积极思考,加深对14框架式的桁架桥的理解,为将来的工程建设做好准备。
材料力学小制作小组成员:HC001203 单腾飞HC001203 赵新元HC001207 韩天阳2012年12月31日桁架桥结构模型设计说明设计资料及说明设计内容:桁架桥结构模型制作材料:A4纸,胶带,软胶设计思路:我们的桁架桥设计思路参考了网上的一张合计图,在受力结构上加以改进。
首先我们采用的是A4纸作为主材料,A4 纸在卷好成为纸杆之后有比较强的强度和刚度。
我们原来的设计思路中节点部分实际上并不是铰连接而是插入端约束,但是由于使用的链接材料只局限于胶带和软胶,所以实际上可能并不是插入端约束。
用胶带后,每一小段纸杆将不能作为二力杆分析,对于几十个纸杆难以分析,并且在对纸杆的极限承载能力和粘接处极限剪应力无法掌握的情况下,我们无法推算出最佳的结构构型和受力位置。
但是,根据材料力学知识,我们可以对桁架桥结构进行优化。
首先是整个桥的结构多采用三角形的结构,三角形的结构具有比较好的稳定性,有利于发挥纸杆在沿杆的较强的拉压强度的特点,所有的杆件尽量采取较短的长度来换取中心位置的降低,杆长度的减少再者,从压杆稳定的角度来看,减小纸杆长度,就降低了纸杆的长细比,使纸杆向短粗杆靠近,临界应力增大,这就使得杆件更加稳定。
所以,减小纸杆长度是一个一举两得的方式。
桥的上层结构采用比较常用的桁架结构,这种结构在塔吊上经过了检验证明是一种很稳定效费比很高的结构。
整个上半段我们以五根长的纸杆作为主承重结构,五根纸杆采用上两下三的布局,杆与杆之间采用短的纸杆加以链接,这种结构即实现三角结构的链接,又有利于桥面的集中力均匀的分散在杆件各个位置。
桥的下半部分以六根比较粗的纸杆作为桥与地面的连接。
为了保证桥墩在垂直于杆方向上有一个比较好的稳定性,我们在桥墩的周围又增加了很多根纸杆与上半部分相连,既使得上半段的桥面上的力能够更加分散的传递给下面,又增加了桥墩在横向上的稳定性,具体的受力分析如下:受力分析:对这个桥的力学模型近似简化如下:当力作用在桥面上时,相当于给桥面施加了一个均布载荷,这个载荷主要被桥上部分的28根短杆承担,然后近似均匀地传递到桥中部的三根较长的杆上,杆上的力通过桥底部六根支柱和桥身前后面几根斜着的支杆传递到地面。
目录1、结构选型 (2)1.1 设计背景 (2)1.2 设计思路 (3)2、模型方案及制作 (3)2.1 模型方案 (3)2.2 构件加工处理及节点图 (5)3、结构分析计算 (6)3.1.静力分析 (6)3.2、动力分析 (8)4、承载能力估算及结论 (10)1、结构选型1.1 设计背景桁架桥(truss bridge)是以桁架作为上部结构主要承重构件的桥梁。
在桥梁中被广泛应用,如大家熟知的现代诗人徐志摩脍炙人口的《再别康桥》中的桥就是一座桁架桥。
我国1993年建造的九江长江大桥,是京九铁路和合九铁路的“天堑通途”,为双层双线铁路、公路两用桥,铁路桥长7675米,公路桥长4460米,其中江上正桥长1806米,是世界最长的铁路、公路两用的钢桁梁大桥。
桁架桥(见图1)一般由主桥架、上下水平纵向联结系、桥门架和中间横撑架以及桥面系组成。
在桁架中,弦杆是组成桁架外围的杆件,包括上弦杆和下弦杆,连接上、下弦杆的杆件叫腹杆,按腹杆方向之不同又区分为斜杆和竖杆。
弦杆与腹杆所在的平面称为主桁平面。
中、小跨度采用不变的桁高,即所谓平弦桁架或直弦桁架。
桁架结构可以形成梁式、拱式桥,也可以作为缆索支撑体系桥梁中的主梁(或加劲梁)。
图1 桁架桥1.2 设计思路在满足竞赛赛题要求的前提下,通过合理设计简支桥的结构形式,实现较大的结构强度、刚度以及良好的抗冲击荷载性能。
刚柔支撑并济的桁架结构体系制作工艺简单、传力明确高效,具有较强的承重能力。
根据设计要求和材料特性,经我们小组讨论分析,按“实用、经济、安全、美观”的桥梁设计原则,同时,考虑简支桥梁集中力作用下的三角形弯矩图,决定选做变截面梁式桁架桥模型。
本桥设计为上承式梁式桁架桥,梁体为平面桁架体系(见图2)。
图2 双飞桥有限元模型透视图2、模型方案及制作2.1 模型方案本桥跨度为1. 00m,两端支座长度为0.016m,桥高为0.12m,每个节间尺寸取为0.05m,上弦杆采用两根4 mm×6 mm粘结而成,截面尺寸为4mm×6mm×2;下弦杆截面为4 mm×6 mm,中间竖杆截面尺寸为4mm×6 mm;长斜杆尺寸为4 mm×6 mm,腹杆尺寸为2 mm×2 mm。
《14框架式的桁架桥》作业设计方案第一课时一、设计背景桁架桥是一种结构简易、造型美观的桥梁形式,广泛应用于各类跨河、跨溪等处所。
本次作业设计旨在让同砚通过实际操作,深度了解桁架桥的结构特点和施工方法,培育同砚的动手能力和团队合作认识。
二、设计目标1. 了解桁架桥的基本结构和原理;2. 精通桁架桥的设计和施工流程;3. 提高同砚的动手能力和团队合作认识;4. 培育同砚的创新认识和解决问题的能力。
三、设计内容1. 理论进修:同砚通过教室进修和老师讲解,了解桁架桥的基本结构和原理,以及设计和施工流程。
2. 实践操作:同砚分组进行实际桁架桥的搭建,包括设计方案的制定、材料的筹办、施工过程的实施等。
3. 桥梁测试:同砚完成桁架桥的搭建后,进行荷载测试,检验桥梁的稳定性和承载能力。
4. 总结反思:同砚依据实际操作的阅历,总结桁架桥搭建过程中的问题和解决方法,提出改进建议。
四、设计步骤1. 确定设计方案:同砚分组谈论,确定桁架桥的设计方案,包括桥梁的长度、高度、材料等。
2. 材料筹办:同砚依据设计方案,筹办所需的材料,包括木材、钢筋等。
3. 施工实践:同砚按照设计方案,进行桁架桥的搭建,注意施工过程中的安全和质量要求。
4. 荷载测试:同砚完成桁架桥的搭建后,进行荷载测试,记录测试数据和观察桥梁的变形状况。
5. 总结反思:同砚依据实际操作的阅历,总结桁架桥搭建过程中的问题和解决方法,提出改进建议。
五、预期效果1. 同砚对桁架桥的结构和原理有了更深度的了解;2. 同砚提高了动手能力和团队合作认识;3. 同砚培育了创新认识和解决问题的能力;4. 同砚通过实践操作,增强了对工程实践的爱好和热忱。
六、总结通过本次作业设计,同砚不仅能够深度了解桁架桥的结构特点和施工方法,还能够培育动手能力和团队合作认识,提高解决问题的能力和创新认识。
期望同砚能够在实践中不息提升自己,成为具有工程实践能力的优秀同砚。
第二课时一、设计背景桁架桥是一种常见的桥梁结构,具有较高的承载能力和稳定性。
2014年第六届全国大学生结构设计大赛计 算 书二○一四年五月作品名称气 势 如 虹 参赛学校参赛队员指导教师目录第一章设计说明 (1)1 作品简介 (1)1.1 基本参数 (1)1.2 结构详图 (2)2 设计思路 (5)3 结构选型 (5)3.1 模型结构选择 (5)3.2 材料截面选择 (5)4 结点制作 (5)4.1 长杆件接长连接 (5)4.2 垂直结点连接 (6)4.3 受拉斜结点连接 (6)4.4 受压斜结点连接 (6)第二章设计计算 (7)1 基本假定 (7)2 白纸参数 (7)3 模型建立 (7)4 内力计算 (8)5 位移计算 (9)6 承载力计算 (9)7 局部受压验算 (10)第三章总结 (11)第一章设计说明1 作品简介1.1 基本参数作品图片➢结构形式:桁架➢模型高度:240㎜➢模型宽度:150㎜➢支点跨径:1200㎜➢总长:1340㎜1.2 结构详图结构尺寸图:主视图俯视图左视图主视图俯视图左视图2 设计思路根据竞赛规则要求,我们从模型制作的材料拉、抗压特性,质量要求和变形要求等方面出发,结合节省材料,经济美观,承载力强等特点,采用比赛提供的白纸,白乳胶,我们精心设计制作了该结构模型,空间桁架结构为该模型的一大亮点。
模型主要承受四块铁块(每块质量约为2.355kg)的竖直静荷载作用,命题组对模型质量和形变提出了较高要求,基于此,我们决定从控制模型质量和形变入手。
(1)本结构主要构思是想利用两榀桁架连接后形成的立方体结构来抵抗荷载的作用(2)通过适当让模型起拱减少位移。
3 结构选型3.1 模型结构选择桁架是平面结构中受力最合理的形式之一,桁架梁桥一般多见于高速公路与铁路,钢桁架桥因其良好的刚度和承载力很早便得到了运用。
我们选择的就是生活中常见的桁架桥。
3.2 材料截面选择考虑到模型的结点并非简化的铰接,上、下弦杆在实际加载中会承受一部分弯矩,结合结点粘接的难易程度,本模型拟采用抗弯刚度较大的箱型截面(正方形)。
《14框架式的桁架桥》作业设计方案一、设计背景桁架桥是一种结构简单、承载能力强的桥梁形式,在摩登工程中得到广泛应用。
本次作业设计旨在让学生了解桁架桥的基本结构和设计原理,提高他们的实际操作能力和工程设计水平。
二、设计目标1. 了解桁架桥的基本结构和设计原理;2. 掌握桁架桥的设计计算方法;3. 提高学生的实际操作能力和工程设计水平。
三、设计内容1. 桥梁选址:选择一个适合建设桁架桥的地点,思量到交通便利性和结构稳定性。
2. 结构设计:根据选址情况和桥梁跨度要求,设计14框架式的桁架桥结构。
3. 材料选择:选择适合桁架桥结构的材料,思量到强度、耐久性和成本等因素。
4. 施工方案:制定桁架桥的施工方案,包括施工工艺、工期计划和安全措施等。
5. 质量控制:制定质量控制方案,监督桁架桥施工过程,确保工程质量。
6. 完工验收:完成桁架桥的施工并进行验收,确保桥梁结构安全可靠。
四、设计步骤1. 桥梁选址:根据实际情况选择一个适合建设桁架桥的地点,思量到土地利用、地形地貌和交通便利性等因素。
2. 结构设计:根据选址情况和桥梁跨度要求,设计14框架式的桁架桥结构,包括桥墩、桥面和承载结构等部分。
3. 材料选择:选择适合桁架桥结构的材料,思量到强度、耐久性和成本等因素,确保桥梁结构安全可靠。
4. 施工方案:制定桁架桥的施工方案,包括施工工艺、工期计划和安全措施等,确保施工过程顺利进行。
5. 质量控制:制定质量控制方案,监督桁架桥施工过程,确保工程质量符合设计要求。
6. 完工验收:完成桁架桥的施工并进行验收,确保桥梁结构安全可靠,符合交通运输要求。
五、设计效果通过本次作业设计,学生将掌握桁架桥的基本结构和设计原理,提高实际操作能力和工程设计水平,为将来的工程实践奠定基础。
六、参考资料1. 《桁架桥设计手册》2. 《桥梁工程施工技术规范》3. 《结构设计原理》七、总结本次作业设计旨在让学生了解桁架桥的基本结构和设计原理,提高他们的实际操作能力和工程设计水平。
桁架桥承重的原理
桁架桥承重的原理是通过将桁架结构中的杆件和节点合理地布置在桥的上部,使得其能够有效地承担桥面上的荷载并将其传递到桥墩上,并通过桥墩分散到地基中。
桁架桥的承重原理主要包括以下几个方面:
1. 桁架结构的刚性:桁架结构采用轻质、高强度的材料(如钢材或混凝土),通过合理连接节点布置而成,具有较强的整体刚性。
这使得桁架桥能够承受较大的荷载并不产生明显的变形,确保了桥面的稳定性。
2. 杆件的力学性能:桁架结构的杆件在受力作用下能够承受拉力、压力和弯矩等力,将荷载传递到桥墩上。
杆件的长度和截面形状的选择对桥的承载能力有着重要的影响。
通常情况下,桁架桥的杆件采用薄壁结构,以减轻自重并提高刚性。
3. 桥墩的支撑作用:桥的荷载通过杆件传递到桥墩上,桥墩作为承载结构的一部分,起到分散荷载、支撑和固定桥体的作用。
桥墩的形状和尺寸的选取对桥的承载能力和稳定性有影响。
4. 地基的承载能力:桁架桥的承重还依赖于地基的承载能力。
在设计和施工中,需要根据地基的强度和稳定性来选择桥墩的布置和基础的形式,以确保地基能够满足桥体的荷载传递要求。
综上所述,桁架桥通过合理设计和布置的桥体结构、杆件的力学性能、桥墩的支
撑和地基的承载能力相互作用,使得其能够有效承载并传递荷载,实现桥梁的安全稳定。
综桁架桥模型合实验指导书——支座及节点性质与桁架受力特点的关系11目的本实验台是为学完理论力学(静力学)/材料力学课程的大学本科二年级的同学进行的综合运用理论力学(静力学)、材料力学基础知识,巩固基本概念,加深基本技能,并提高能综合运用能力的教学实验。
目的是以模拟工程实际的桁架结构为对象,分析改变桁架桥支座约束特性为前提,通过测量各杆件在加载条件下的内力值,帮助同学理解平面桁架是实际桁架的简化。
并能通过测量与按平面桁架简化后的计算比较,正确认识这一简化的联系与差别。
并能通过实际的测量,从感性上认识到约束性质的改变对2生相应的弯曲。
但在跨中,由于结构/载荷对称,相应的弯矩应该比约束端竖杆/腹杆的弯矩小很多。
考虑到上平纵联很可能在加载时承受压力,上/下平纵联应该不产生压杆失稳,又考虑减小上/下平纵联对两片桁架梁的受力影响,采用的是模拟角钢10×10×0.4截面的杆件单元。
33实验装置的主要参数试验台重:25kg(桁架桥模型),80kg砝码,支座400kg外形尺寸:3.2m×0.23m×0.44m(桁架桥模型),支座0.45m×0.35m×0.6m最大载荷:400kg静态应变仪测量误差:≤3με百分表测量位移误差:≤0.02mm杆件表观弹性模量E=190GPa,杆件截面积:A=22.32mm244实验仪器由于实验对象是空间杆系,实际的节点结构只能部分模拟理想可动铰接点的特征,而且由于是空间杆系,杆件不可能完全为简化的平面桁架受力情况,为比较实际受力情况,需要较多的测点。
本实验采用鞍山电测7V14C/20ch型静态应变仪一台20测点,结合江苏扬州联能电子技术公司YE3817型应变放大器三台(6测点/台)。
以及中原电测仪厂的电阻应变计BE120-4AA 。
仪器性能简要如下:7V14C 静态应变数据采集器的应变片的连接方法1)应变片二线式连接(1/4桥)12调至“1-2”的位置,此时机桥)”的位置,可以消除长导线对4))0通道的补偿片实验一:一端可动铰支座,另一端固定铰支座的简支桁架桥的受力分析及实验实验准备现象的理由。
《14框架式的桁架桥》作业设计方案一、设计背景桁架桥是一种结构简单、承载能力强的桥梁结构,适用于跨度较大的桥梁工程。
本次作业设计的目标是让学生了解桁架桥的结构特点、设计原理及施工工艺,培养学生的设计能力和实践能力。
二、设计内容1. 桥梁结构分析:介绍桁架桥的基本结构、工作原理和设计要求。
2. 材料选用:选择适合桁架桥结构的材料,并说明其特点和优缺点。
3. 桥梁设计:根据给定的跨度和荷载条件,设计一座14框架式的桁架桥。
4. 施工工艺:描述桥梁的施工工艺,包括基础施工、桥墩施工和桥面铺设等过程。
5. 安全思量:分析桁架桥的安全性能,提出设计中需要注意的安全问题,确保桥梁的应用安全。
三、设计步骤1. 桥梁结构分析:通过查阅资料和实地考察,了解桁架桥的结构特点和工作原理,包括桁架的构造、受力分析等内容。
2. 材料选用:根据桁架桥的设计要求和应用环境,选择适合的材料,比如钢材、混凝土等,并分析其特点和适用范围。
3. 桥梁设计:根据设计要求和荷载条件,采用结构分析软件进行计算,确定桁架桥的结构参数,包括桁架的高度、跨度、截面尺寸等。
4. 施工工艺:根据设计图纸和施工方案,了解桥梁的施工工艺流程,包括基础的开掘、桥墩的浇筑和桥面的铺设等具体步骤。
5. 安全思量:在设计过程中,思量桥梁的安全性能,包括承载能力、抗震性能、防腐性能等方面,确保桥梁的应用安全。
四、设计要求1. 设计要求:14框架式的桁架桥跨度为30米,荷载等级为20t,设计寿命为50年。
2. 结构要求:桥梁结构稳定,承载能力强,满足荷载要求,保证桥梁的安全应用。
3. 施工要求:施工工艺简单、高效,保证施工质量,确保桥梁的应用寿命。
4. 安全要求:桥梁设计符合国家标准和规范,保证桥梁的安全性能和应用安全。
五、设计效果通过本次作业设计,学生将能够掌握桁架桥的结构特点和设计原理,了解桥梁设计的基本步骤和要求,培养学生的设计能力和实践能力,提高学生的综合素质和创新能力。
桁架拱桥名词解释1. 介绍桁架拱桥是一种由桁架结构形成的拱形桥梁,通常用于跨越较长距离的河流、峡谷或道路等。
它采用了桁架结构的特点,具有轻巧、坚固和经济的特点。
本文将对桁架拱桥进行详细解释,包括定义、结构特点、设计原理和应用领域等方面。
2. 定义桁架拱桥是一种由多个相互连接的杆件和节点组成的结构体系,形成一个类似于拱形的支撑体系。
它通过合理布置杆件和节点,使得整个结构能够承受外部荷载并传递到地基上,从而实现跨越较长距离的目的。
3. 结构特点3.1 杆件桁架拱桥主要由水平杆件、斜杆件和竖杆件组成。
水平杆件负责承受水平力,并将荷载传递到竖杆件上;斜杆件负责承受斜向力,并将荷载传递到水平杆件上;竖杆件则负责承受垂直力,并将荷载传递到地基上。
3.2 节点节点是桁架拱桥中连接杆件的关键部分,它能够使各个杆件之间形成稳定的连接。
节点通常由螺栓、焊接或铆接等方式连接,以确保结构的稳定性和刚度。
3.3 桁架拱形桁架拱桥采用了拱形结构,这种结构能够有效地将荷载传递到地基上,并且能够提供更大的自由度和灵活性。
拱形结构具有良好的力学性能,能够承受较大的荷载并分散到整个结构体系中。
4. 设计原理4.1 荷载分析在设计桁架拱桥时,首先需要对荷载进行分析。
荷载包括静态荷载(如自重、交通荷载)和动态荷载(如风荷载、地震荷载)。
通过合理的分析和计算,可以确定各个部位所受到的最大力和应力情况。
4.2 结构优化根据荷载分析的结果,可以进行结构的优化设计。
通过调整杆件和节点的尺寸、布局和连接方式,可以使得整个结构体系更加合理和经济。
4.3 稳定性分析在设计桁架拱桥时,还需要进行稳定性分析。
稳定性分析主要包括对整个结构体系的抗侧向位移能力、抗倾覆能力和抗滑移能力等方面的考虑。
5. 应用领域5.1 桥梁工程桁架拱桥广泛应用于桥梁工程中,特别是跨越较长距离的河流、峡谷或道路等。
它具有轻巧、坚固和经济的特点,能够满足大跨度桥梁的设计需求。
5.2 建筑工程除了桥梁工程外,桁架拱桥还可以应用于建筑工程中。
《14框架式的桁架桥》作业设计方案一、设计背景桁架桥是一种常见的桥梁结构,具有较好的承载能力和稳定性。
本次设计任务是要求设计一座14框架式的桁架桥,以应对日益增长的交通需求。
通过本设计方案,旨在培养学生的工程设计能力和实践操作技能。
二、设计要求1. 桥梁长度:200m2. 桥梁跨度:每个桁架跨度为10m3. 桥梁宽度:8m4. 桥梁荷载等级:20t5. 桥梁设计寿命:50年6. 桥梁设计标准:符合国家相关标准三、设计步骤1. 桥梁结构设计:根据桥梁长度、跨度和荷载等级,确定桁架桥的结构形式和参数。
采用14框架式的结构形式,确保桥梁的稳定性和承载能力。
2. 桥梁荷载计算:根据设计荷载等级,计算桥梁的活载、死载和风载等荷载,并进行合理的分析和计算。
3. 桥梁材料选择:选择适宜的桥梁材料,确保桥梁的强度、耐久性和稳定性。
常用的材料包括钢材、混凝土和预应力混凝土等。
4. 桥梁施工方案:制定桥梁的施工方案,包括施工工艺、工期计划和施工安全措施等,确保桥梁的顺利施工和质量保证。
5. 桥梁验收和监测:在桥梁竣工后,进行桥梁的验收和监测工作,检测桥梁的结构和质量,确保桥梁的安全运行和应用。
四、设计方案特点1. 结构稳定:采用14框架式的结构形式,确保桥梁的稳定性和承载能力。
2. 施工便利:设计合理的施工方案,确保桥梁的顺利施工和质量保证。
3. 资源勤俭:选择适宜的桥梁材料,确保桥梁的强度、耐久性和稳定性。
4. 安全可靠:峻厉按照国家相关标准进行设计和施工,确保桥梁的安全运行和应用。
五、总结通过本次设计任务,学生将能够掌握桥梁结构设计的基本原理和方法,提高工程设计能力和实践操作技能。
同时,培养学生的团队合作认识和创新能力,为未来的工程实践打下良好基础。
桁架桥评委问题(一)桁架桥评委问题背景桁架桥评委问题是一个困扰创作者的难题。
在设计和进行桥梁建设时,评委们需要详细考虑各个方面的问题,并评估其可行性和优劣。
然而,在面对桁架桥这种特殊类型的桥梁时,评委们可能面临一些独特的困惑和挑战。
相关问题1.桁架材料选择问题–如何选择合适数量和适当的材料以构建稳定且可靠的桁架桥?–如何平衡材料的成本和性能,以达到设计要求?2.桁架节点连接问题–如何有效连接桁架节点,以保证整个桥梁的稳定性和坚固性?–如何选择节点连接方式,以减少材料和成本?3.荷载分析问题–如何准确评估桁架桥所需承受的不同类型和大小的荷载?–如何确定桥梁在荷载作用下的变形和振动情况?4.桥梁结构优化问题–如何在满足设计要求的前提下,对桁架桥的结构进行优化,以提高其刚度、强度和稳定性?–如何平衡不同结构要素之间的关系,以提高整体性能?5.建设和维护成本问题–如何在确保桁架桥质量和安全的同时,控制建设和维护成本?–如何选择合适的施工和维护方法,以延长桥梁的使用寿命?6.环境保护问题–如何在桁架桥的设计和建设中考虑环境保护因素?–如何减少对自然资源的消耗,降低碳排放量等环境影响?解释说明以上列举的问题只是桁架桥评委可能面临的一部分挑战。
在实际场景中,评委们需要综合各个问题,并根据具体要求和限制制定最佳方案。
桁架桥是一项复杂的工程,它的设计和建设需要深入思考和专业知识的支持。
在解决这些问题时,评委们可以借助先进的工程计算和模拟技术,使用合适的软件和工具进行分析和设计。
此外,与领域内的专家和经验丰富的工程师进行合作和交流也是解决问题的有效途径。
需要强调的是,桁架桥评委问题是一个复杂而多元的议题,需要多方面的知识和综合能力。
只有通过深入研究和广泛学习,评委们才能更好地解决这些问题,并为建设更安全、稳定和可持续发展的桁架桥做出贡献。
2014年第六届全国大学生结构设计大赛计 算 书二○一四年五月作品名称气 势 如 虹 参赛学校参赛队员指导教师目录第一章设计说明 (1)1 作品简介 (1)1.1 基本参数 (1)1.2 结构详图 (2)2 设计思路 (5)3 结构选型 (5)3.1 模型结构选择 (5)3.2 材料截面选择 (5)4 结点制作 (5)4.1 长杆件接长连接 (5)4.2 垂直结点连接 (6)4.3 受拉斜结点连接 (6)4.4 受压斜结点连接 (6)第二章设计计算 (7)1 基本假定 (7)2 白纸参数 (7)3 模型建立 (7)4 内力计算 (8)5 位移计算 (9)6 承载力计算 (9)7 局部受压验算 (10)第三章总结 (11)第一章设计说明1 作品简介1.1 基本参数作品图片➢结构形式:桁架➢模型高度:240㎜➢模型宽度:150㎜➢支点跨径:1200㎜➢总长:1340㎜1.2 结构详图结构尺寸图:主视图俯视图左视图主视图俯视图左视图2 设计思路根据竞赛规则要求,我们从模型制作的材料拉、抗压特性,质量要求和变形要求等方面出发,结合节省材料,经济美观,承载力强等特点,采用比赛提供的白纸,白乳胶,我们精心设计制作了该结构模型,空间桁架结构为该模型的一大亮点。
模型主要承受四块铁块(每块质量约为2.355kg)的竖直静荷载作用,命题组对模型质量和形变提出了较高要求,基于此,我们决定从控制模型质量和形变入手。
(1)本结构主要构思是想利用两榀桁架连接后形成的立方体结构来抵抗荷载的作用(2)通过适当让模型起拱减少位移。
3 结构选型3.1 模型结构选择桁架是平面结构中受力最合理的形式之一,桁架梁桥一般多见于高速公路与铁路,钢桁架桥因其良好的刚度和承载力很早便得到了运用。
我们选择的就是生活中常见的桁架桥。
3.2 材料截面选择考虑到模型的结点并非简化的铰接,上、下弦杆在实际加载中会承受一部分弯矩,结合结点粘接的难易程度,本模型拟采用抗弯刚度较大的箱型截面(正方形)。
不同部位的杆件截面厚度(卷纸层数)根据其受力性质和大小的不同而不同。
4 结点制作结点制作属于模型制作过程中的控制性工程,结点制作的好坏决定了模型的成败。
如果结点制作不好,在加载的过程中,会加大结构的位移,更有可能使结点脱落结构失效。
在杆件相互粘贴过程中,并我们在两者之间用小片的纸张辅以白乳胶粘接,避免直接穿插的榫接节点破坏材料的局部力学特性。
4.1 长杆件接长连接由于纸张长度小于模型设计长度,模型上、下弦杆的连接问题无法避免。
本设计中采用2根650mm的方杆对接,为了保证连接足够的牢固,我们在方管内塞进一根长为30mm,与方管内切的1.5层圆管,并在方管外层用纸带加强。
4.2 垂直结点连接将每个杆件两端各预留10mm,四边剪开向外弯折90°,再在弯折平面上贴上涂抹白乳胶的小纸片后与其他杆件垂直对接。
在实际操作中我们发现,四边剪开向外弯折的过程中,四条折痕往往不在同一平面上,这样势必会增大缝隙因而增大位移。
为此,我们在裁纸前将需要的折痕用无油墨的笔画出痕迹,这样在以后的弯折过程中,折痕会沿着之前画的痕迹对折,效果非常明显。
4.3 受拉斜结点连接与垂直结点连接相似,此时的制作方法也是将两头的四边剪开,不同之处在于,只有一相对的两边向外弯折,而且弯折角度和长度都不同,另一相对的两边不弯折。
为了增大粘接面积,同样要在弯折的那个平面内贴小纸片。
4.4 受压斜结点连接由于受点不用考虑结点脱落的问题,在满足局部承压的前提下,我们只需将裁好的杆件拼接即可,为了具有较大的接触面,我们仍然采用贴小纸片的方法。
第二章设计计算1 基本假定①节点粘结处按照铰接计算;②本模型为两榀桁架,计算时取其一榀;③荷载取为竖直集中静荷载,仅作用在节点处。
集中力取23.55KN;④不考虑加载和撤除临时支撑时的动荷载影响;⑤忽略桥本身自重;⑥材料材质均匀;⑦定义杆件单元和结点码,下文提到单元和结点码皆基于此定义;2 白纸参数白纸弹性模量种类层数厚度弹性模量备注白纸 1 0.3mm 1459N/mm2受压计算需考虑长细比对稳定的影响材料性能参数表材料重度(N/mm3)泊松比线膨胀系数(1/℃)密度(N·S2/m4) 白纸 6.0×10-60.3 1.17×10-56×10-93 模型建立由于一侧荷载与结构接触长度为50mm,相对于计算跨径1200mm很小,故可以将受力状态简化为集中力,又由于结构关于x轴及y轴对称,故我们只需取出两榀斜杆中的一榀进行受力分析,根据命题加载要求,四级加载共有2.355kg*10KN/kg*4=94.2KN,每一榀分得47.1KN,每个加载位置分得23.55KN。
结构计算简图如图所示。
结构计算简图4 内力计算结构计算简图,利用结构求解器,对我们设计的模型结构的几何组成进行了分析。
为了简化计算,我们将所有节点简化为铰接。
简化后的模型如图所示:结构模型图轴力图--------------------------------------------------------------------------------------------单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩--------------------------------------------------------------------------------------------1 32.3812500 0.00000000 0.00000000 32.3812500 0.00000000 0.000000002 -40.0393288 0.00000000 0.00000000 -40.0393288 0.00000000 0.000000003 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.000000004 32.3812500 0.00000000 0.00000000 32.3812500 0.00000000 0.000000005 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.000000006 -32.3812500 0.00000000 0.00000000 -32.3812500 0.00000000 0.000000007 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.000000008 32.3812500 0.00000000 0.00000000 32.3812500 0.00000000 0.000000009 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.0000000010 -32.3812500 0.00000000 0.00000000 -32.3812500 0.00000000 0.0000000011 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.0000000012 32.3812500 0.00000000 0.00000000 32.3812500 0.00000000 0.0000000013 -40.0393288 0.00000000 0.00000000 -40.0393288 0.00000000 0.000000005 位移计算跨中无支撑的时候,求跨中节点位移cv ∆实际状态各杆的轴力,F=23.55KN (N F 图)虚拟状态下各杆件的轴力,Pk=1(N F 图)图乘法求位移:[][][]mml EA F F cv N N cv 765.0162.0278.0325.023.110169.060038.321500121211)25.1(270)38.32(650122.1321)85.0(410)04.40(6501=++=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯-⨯⨯-+⨯⨯-⨯⨯-=∆=∆∑6 承载力计算对节点3进行分析:由于杆件(2)(6)受压,(3)(5)为零杆,故应对杆件(2)(6)进行压杆稳定分析,又杆(2)较杆(6)更长,更容易发生侧向失稳,故只需对杆(2)进行压杆稳定分析。
222242.049.12365014.3mm N E r cr =⨯==λπσ10049.12332.341032.32.1325.1457A I 6505.14571217490124.1122.132A 4102432>=============i l mm i mm N E mm bh I mm mml λ故该杆件属于长细杆,用欧拉公式计算临界应力: 4.104.4056.5556.552.13242.0===⨯=•=n NA p cr cr σ即此桁架承载为实际加载的1.4倍,两边各能承受6.6kg 重量,承载力满足要求。
7 局部受压验算我们对各个重要的结点如:支座处、竖直柱的短部等处都进行了填充实心小纸圈加固,因此节点和局部受压部位得到了充分加强,可以不验算。
第三章总结对于此次结构大赛设计,我们收获颇多。
将理论知识付诸实践的道路,远比我们想象的复杂和艰辛,但也让我们更加深刻的感受到知识的魅力。
同时,作为一个团队,小组成员间的分工协作显得尤为重要。
在赛事准备期间,我们遇到了很多问题,但是我们没有畏惧,而是和队友、老师一起将其各个击破。
当然,尽管对于个人来说此次模型制作有很大的成就感,但我们也深知自己与其他学校之间的差距,因此我们是抱着学习的态度参加此次大赛的。
最后,感谢队友们的团结协作,感谢老师们的辛勤指导,感谢组委会提供这样一个平台,让我们有一个学习的机会,不足之处,还望评委老师们指正。