扶搖而上結(jié)構(gòu)模型計算書

第十屆結(jié)構(gòu)模型設(shè)計大賽承載組計算書作品名稱：扶搖而上隊伍名稱：九萬里參賽人員：日期：2016年4月19日目錄

一、設(shè)計說明 11、賽題分析 12、結(jié)構(gòu)選型 13、結(jié)構(gòu)特色 3二、方案設(shè)計 31、設(shè)計基本假定 32、模型結(jié)構(gòu)圖 43、主要構(gòu)件材料表 5三、結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 61、連續(xù)梁計算模型 62、單跨計算模型 93、側(cè)向支撐計算模型 114、橋面計算模型 13四、結(jié)構(gòu)分析總結(jié) 14-17-一、設(shè)計說明根據(jù)競賽規(guī)則要求，我們從橋梁受小車移動荷載作用影響，橋梁材料主要承受壓力、拉力和剪力等特性出發(fā)，考慮動載慣性力施荷和靜力加載較大等情況，同時結(jié)合節(jié)省材料、經(jīng)濟(jì)美觀，最不利面優(yōu)化等原則，根據(jù)比賽提供的竹質(zhì)材料和502膠水粘接材料，確定本組參賽的橋梁模型為桁架結(jié)構(gòu)梁式橋。1.賽題分析：通過精讀賽題，我們一致認(rèn)為此次模型最關(guān)鍵的地方有三處：1：山體模型與橋梁模型的連接方式。為了最大限度地減輕模型質(zhì)量，我們的橋梁寬度決定采用120mm寬度，在搭接部分采用老師的建議，做一個“夾子”，夾住搭接平臺。2：橋梁的長度，形狀以及河流的位置。橋梁曲線部分長2467mm,約占橋梁總長度的78%，河流所經(jīng)地不能設(shè)立支撐，此處應(yīng)根據(jù)小車運動過程中橋梁的受力情況進(jìn)行分析，選取支撐點及確定不同支柱的承載力。3：橋梁的整體質(zhì)量與強(qiáng)度。比賽中，模型的質(zhì)量占了60%的分?jǐn)?shù)，因此，在保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的前提下，小車的質(zhì)量是最關(guān)鍵的部分。鑒于竹皮具有良好的抗拉性能，因此重心更多的放到抗壓性上。結(jié)構(gòu)選型：整體概念：在尺寸符合比賽規(guī)則的前提下，堅持輕質(zhì)、高強(qiáng)、可靠的原則，本結(jié)構(gòu)橋梁以虎口為起點隧洞為終點，整個橋段約3177mm，其中弧線段2472mm，直線段705mm;起點與終點的高差通過均勻爬坡完成，爬升坡度約為4o；將橋墩設(shè)置在河流兩側(cè)各兩對，尾段跨中一對，同時適當(dāng)增加柱間支撐；為了滿足橋梁抗彎剛度及抗剪的要求，我們選擇了變截面桁架梁，梁底部以弧段呈現(xiàn)；橋梁兩端與踏板搭接處以槽型的“夾子”加固搭接，以防脫落。=1\*GB3①結(jié)構(gòu)外形結(jié)構(gòu)概念圖典型跨段概念圖=2\*GB3②材料截面選擇本結(jié)構(gòu)支撐選用T形梁，矩形結(jié)構(gòu)，具有良好的剛度，桁架部分用角鋼進(jìn)行連接，既輕質(zhì)，又能滿足強(qiáng)度的要求。在受拉部分利用竹皮自生的優(yōu)勢，用條狀細(xì)竹皮鏈接構(gòu)件。桿件截面尺寸會根據(jù)受力情況進(jìn)行調(diào)整，以在滿足剛度條件下最大限度減輕質(zhì)量。具體的材料截面及使用情況見主要構(gòu)件材料表。=3\*GB3③節(jié)點設(shè)計結(jié)構(gòu)特色（1）模型跨間梁為桁架結(jié)構(gòu)，受力簡單明了易于分析，適合存在多種復(fù)雜荷載的情況，同時梁截面慣性矩大抗彎剛度好。（2）模型應(yīng)用了T型構(gòu)件和角鋼形構(gòu)件，充分減輕了構(gòu)件的重量，又保證了構(gòu)件的強(qiáng)度。（3）橋梁跨段下部做成弧形結(jié)構(gòu)，充分利用了竹皮的抗拉性能。三：方案設(shè)計設(shè)計基本假定（1）橋面連續(xù)均勻，忽略結(jié)構(gòu)自重。（2）支座按剛節(jié)點計算，桁架之間的節(jié)點按鉸接點計算。（3）加載時，忽略橋面坡度的影響，小車靜荷載以豎向集中荷載形式，動荷載以水平慣性力形式，作用在橋面，然后傳遞給各個桿件。（4）內(nèi)力計算以單跨計算模型為主，連續(xù)梁及側(cè)向支撐計算模型為輔。（5）利用“化曲為直”思想將橋面弧線段簡化為直線段計算。模型結(jié)構(gòu)圖取典型跨段為計算基礎(chǔ)正視圖俯視圖側(cè)視圖主要構(gòu)件材料表構(gòu)建名稱標(biāo)號形狀尺寸(mm)長度（mm）數(shù)量面積（mm2)矩形支撐110*7（雙層）267.8236420.823092420243359.4248878.44397.2254019.25429.1258357.6角鋼1—56*6（雙層）75+151+100+151+75226496T形梁1—5寬度：120翼緣：10腹板：7厚度：1010520400備注底座，夾子以及其他細(xì)小桿件花費材料較少，因而未作計算結(jié)構(gòu)設(shè)計計算連續(xù)梁計算模型將整個橋梁簡化為直線型6跨等跨連續(xù)梁，將小車視為移動荷載（P=40N/2=20N）,得計算簡圖：荷載作用在邊跨跨中時的彎矩圖與剪力圖如下:荷載作用在第二邊跨跨中時的彎矩圖與剪力圖如下:荷載作用在第三邊跨跨中時的彎矩圖與剪力圖如下:由上述分析可知，荷載作用于邊跨跨中時為荷載最不利位置，邊跨跨中為最不利截面。模型制作時應(yīng)注意邊跨的制作與強(qiáng)度驗算。單跨計算模型為簡化計算，取橋梁模型中跨度為500mm，兩端柱高350mm的橋段為計算模型，考慮小車豎向靜荷載的同時考慮小車啟動和制動時的水平慣性力，加上忽略了橋面坡度的影響，應(yīng)進(jìn)行一定修正，故取跨中豎向荷載P=2N，水平荷載F=1N，并由模型結(jié)構(gòu)圖得計算簡圖。通過計算得到其彎矩、剪力、軸力及位移圖：由上述分析可知，各桿件的內(nèi)力及位移均在允許范圍之內(nèi)，所以該結(jié)構(gòu)滿足承載要求。同時，考慮到制作時的誤差，橋墩柱的彎矩和剪力較大，制作時應(yīng)注意橋墩柱的強(qiáng)度驗算；桁架梁主要以承受軸力為主，制作時應(yīng)充分利用竹皮的順紋強(qiáng)度；荷載變形以水平位移為主，制作時應(yīng)注意控制橋梁水平位移。側(cè)向支撐計算模型雖然“化曲為直”簡化了計算，但與實際情況仍有較大差別，考慮到小車在彎道行駛時對橋梁的偏心荷載作用，應(yīng)對橋梁側(cè)向支撐承載進(jìn)行驗算。取荷載P=2N，最大偏心距偏e=50mm，則偏心矩M=100N.mm，得計算簡圖。經(jīng)計算得其彎矩、剪力及軸力圖可見，橋梁側(cè)向支撐的承載力也是滿足要求的。橋面計算模型考慮到小車行駛的不確定性，應(yīng)對橋面進(jìn)行承載及扭轉(zhuǎn)驗算。取橋面寬120mm，橋面平均高度50mm，橫斷面各節(jié)點為剛接，集中荷載P=4N,扭矩M=40N.mm，得計算簡圖得彎矩剪力及位移圖：顯然，橋面承載及抗扭也是滿足的。結(jié)構(gòu)分析總結(jié)本計算書有如下亮點內(nèi)容：首先我們用CAD繪圖模擬了設(shè)計的橋梁模型，能夠非常直觀的反應(yīng)出橋梁各個角度實形，同時我們繪制出了橋梁典型跨段模型的三視圖并標(biāo)注了相關(guān)尺寸，更加具體的展現(xiàn)的模型的具體結(jié)構(gòu)，最后我們用表格的形式計算了制作模型所需竹皮的面積，為有計劃地、高效的制作模型奠定了堅實的基礎(chǔ)。當(dāng)然美中不足的是，我們對于力學(xué)計算軟件熟悉度也有限，同時因為所學(xué)知識的局限性，我們對計算進(jìn)行了大量簡化，特別是無法將結(jié)構(gòu)在橋梁曲線線段承載精確計算出來，只能夠“化曲為直”并控制在誤差范圍內(nèi)，大致計算出承載受力情況。根據(jù)我們已學(xué)的力學(xué)知識分析得知，我們的結(jié)構(gòu)有較強(qiáng)的承載力，對于小車在橋梁的平穩(wěn)運行我們十分自信，我們充分相信自己的結(jié)構(gòu)是可以完成靜荷載以及各個級別小車過橋的任務(wù)的。我們堅信一定能夠取優(yōu)異的成績!致謝!目錄

一、設(shè)計說明 11、賽題分析 12、結(jié)構(gòu)選型 13、結(jié)構(gòu)特色 3二、方案設(shè)計 31、設(shè)計基本假定 32、模型結(jié)構(gòu)圖 43、主要構(gòu)件材料表 5三、結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 61、連續(xù)梁計算模型 62、單跨計算模型 93、側(cè)向支撐計算模型 114、橋面計算模型 13四、結(jié)構(gòu)分析總結(jié) 14目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第一章總論 11.1項目背景 11.2項目概況 101.3項目建設(shè)單位財務(wù)狀況 14第二章產(chǎn)品市場預(yù)測 162.1市場現(xiàn)狀 162.2價格預(yù)測 25第三章建設(shè)規(guī)模與產(chǎn)品方案 263.1建設(shè)規(guī)模 263.2產(chǎn)品方案 263.3產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) 26第四章產(chǎn)品生產(chǎn)基地 274.1廠址選擇 27第五章技術(shù)方案、設(shè)備方案、工程方案 315.1技術(shù)方案 315.2設(shè)備方案 355.3工程方案 365.4項目實施進(jìn)度 43第六章主要原材料和能源 466.1主要原輔材料供應(yīng)與消耗 466.2能源供應(yīng)與消耗 46第七章節(jié)能措施 477.1節(jié)能設(shè)計依據(jù) 477.2節(jié)能原則 477.3節(jié)能措施 477.4環(huán)境保護(hù) 48第八章勞動安全衛(wèi)生 528.1勞動安全 528.2衛(wèi)生 568.3消防 578.4企業(yè)組織與勞動定員 58第九章投資估算及資金籌措 619.1投資估算依據(jù)及范圍 619.2建設(shè)投資估算 619.3投資估算 629.4資金籌措 62第十章財務(wù)分析及評價 6410.1財務(wù)評價基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與參數(shù)選取 6410.2銷售收入估算 6410.3成本費用估算 6410.4財務(wù)評價報表 6510.5財務(wù)評價指標(biāo) 6610.6不確定分析 6610.7財務(wù)評價結(jié)論 67第十一章經(jīng)濟(jì)和社會評價 68HYPERLINK\l"_Toc2456