抗風(fēng)計(jì)算書(shū)模板

西南交通大學(xué)第三屆研究生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽（結(jié)構(gòu)抗風(fēng)組）PAGEPAGE7西南交通大學(xué)第四屆研究生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽設(shè)計(jì)理論方案作品名稱(chēng)參賽編號(hào)組長(zhǎng)姓名武玉興班級(jí)13級(jí)橋梁2班學(xué)號(hào)隊(duì)員姓名易敬班級(jí)13級(jí)橋梁2班學(xué)號(hào)13011158隊(duì)員姓名李豹班級(jí)13級(jí)橋梁2班學(xué)號(hào)13011180聯(lián)系電話目錄一設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 31設(shè)計(jì)概況 31.1設(shè)計(jì)題目 31.3設(shè)計(jì)材料 31.4設(shè)計(jì)要求 31.5使用工具 32方案構(gòu)思 42.1結(jié)構(gòu)類(lèi)型簡(jiǎn)介 42.2結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn) 42.3結(jié)構(gòu)選型 43制作流程 54特色處理 5二方案設(shè)計(jì)圖 5三計(jì)算說(shuō)明書(shū) 71模型的整體受力計(jì)算 73靜力計(jì)算結(jié)果分析 83.1結(jié)構(gòu)變形圖 83.2結(jié)構(gòu)軸力圖 83.3.結(jié)構(gòu)彎矩圖 93.4.底部彎矩圖 94結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性 105結(jié)構(gòu)優(yōu)化處理方案 11一設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1設(shè)計(jì)概況1.1設(shè)計(jì)題目本次競(jìng)賽題目為以高墩大跨橋梁為工程背景的T型懸臂剛構(gòu)模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作。競(jìng)賽內(nèi)容包括：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)模型制作、作品介紹與答辯、模型風(fēng)洞試驗(yàn)。其中模型加載項(xiàng)目包括0.5kg的懸臂配重，風(fēng)洞試驗(yàn)的風(fēng)速分三級(jí)，分別為5.0m/s、7.5m/s、9.5m/s。風(fēng)向垂直于懸臂墩側(cè)面。1.3設(shè)計(jì)材料提供的材料為桐木條（4×3mm）、鉛發(fā)絲線和AB膠，另有擋風(fēng)板和支座底板。其中桐木條尺寸為：4mm×3mm×1200mm，擋風(fēng)板規(guī)格尺寸為：200mm×200mm×3mm；木質(zhì)底板規(guī)格為：250mm×250mm×10mm。1.4設(shè)計(jì)要求結(jié)構(gòu)為高度1.2m（從結(jié)構(gòu)頂面到模型底面），縱向長(zhǎng)度1.2m的T型剛構(gòu)，正負(fù)誤差不超過(guò)1cm。懸臂根部高度為12.6cm，懸臂末端高度為3cm，高度沿主梁長(zhǎng)度直線變化。梁寬B應(yīng)滿足80mm≤B≤160mm；橋墩沿縱橋向?qū)挾龋从L(fēng)寬度）為100mm，橫向向?qū)挾扰c梁的寬度一致。結(jié)構(gòu)示意如圖1.1所示。圖1.1T型鋼構(gòu)示意圖示意（cm）1.5使用工具美工刀，直尺，夾子，剪刀，砂紙等。2方案構(gòu)思2.1結(jié)構(gòu)類(lèi)型簡(jiǎn)介T(mén)構(gòu)是一種具有懸臂受力特點(diǎn)的梁式橋。是指從墩上伸出懸臂，跨中用剪力鉸或簡(jiǎn)支掛梁組合而成，因墩上在兩側(cè)伸出懸臂，形同T字，故稱(chēng)此名。在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中采用懸臂施工方法可做成比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中長(zhǎng)得多的懸臂結(jié)構(gòu)。T構(gòu)是在簡(jiǎn)支預(yù)應(yīng)力橋和大跨鋼筋土箱梁橋的基礎(chǔ)上，在懸臂施工的影響下產(chǎn)生的。其上部結(jié)構(gòu)可為箱梁、桁架或桁拱，與墩固結(jié)而成T型，橋型美觀、宏偉、輕型，適用于大跨懸臂平衡施工，可無(wú)支架跨越深水急流，避免下部施工困難或中斷航運(yùn)，也不需要體系轉(zhuǎn)換，施工簡(jiǎn)便。圖1-2T型鋼構(gòu)2.2結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)本結(jié)構(gòu)主要受力垂直于橋縱向風(fēng)的作用，并通過(guò)一側(cè)加擋風(fēng)板的方式來(lái)模擬不平衡風(fēng)作用，實(shí)驗(yàn)時(shí)還在懸臂端部加了0.5kg的配重來(lái)模擬掛籃重量。結(jié)構(gòu)在這種荷載作用下在懸臂端根部和墩底產(chǎn)生較大彎矩，同時(shí)在墩根部還有扭矩的作用；在懸臂的端部集中力的作用局部應(yīng)力可能較大。這些截面都是在模型制作時(shí)要重點(diǎn)考慮的。2.3結(jié)構(gòu)選型根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力分析以及題目的具體限制條件，全橋?yàn)殍旒芙Y(jié)構(gòu)，墩采用10cm×16cm截面，懸臂端高度采用3cm—12.6cm的變截面，寬度為16cm。3制作流程1、建模分析2、預(yù)制桿件3、拼接=1\*GB3①拼接桁架；=2\*GB3②加固的重要節(jié)點(diǎn)；=3\*GB3③固定擋風(fēng)板。4、后處理=1\*GB3①貼紙；=2\*GB3②固定底座。4特色處理（1）格構(gòu)式立柱結(jié)構(gòu)采用格構(gòu)式，結(jié)構(gòu)形式美觀，各桿件受力合理，荷載傳遞路徑清晰，充分利用了木材的力學(xué)性能；同時(shí)通過(guò)設(shè)置大量斜腹桿，保證結(jié)構(gòu)的橫向、縱向剛度，使主要受力構(gòu)件所受作用有效傳遞至其他構(gòu)件，同時(shí)也避免風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)扭曲破壞。（2）結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的連接結(jié)構(gòu)類(lèi)似于豎向懸臂梁，其基礎(chǔ)受彎矩、剪力很大，但設(shè)計(jì)時(shí)最易忽略的就是其抗拔力設(shè)計(jì)，為此我們將基礎(chǔ)四個(gè)角點(diǎn)有的周邊用小木條固定住，以增大其與底板的接觸面積，增加其抗拔和抗剪能力。二方案設(shè)計(jì)圖模型具體尺寸如下圖所示。圖2-1模型立面圖圖2-2模型墩身圖2-3模型主梁布置圖三計(jì)算說(shuō)明書(shū)1模型的整體受力計(jì)算為了確定各個(gè)桿件的受力情況，我們使用了有限元分析軟件midas/civil進(jìn)行了模型的受力分析。盡管實(shí)際模型中所粘接節(jié)點(diǎn)不能承受彎矩，但考慮到模型的各個(gè)桿件的所受的彎矩非常小，所以計(jì)算中我們將所有節(jié)點(diǎn)看成剛節(jié)點(diǎn)，以簡(jiǎn)化分析，將風(fēng)荷載轉(zhuǎn)化為均布荷載和彎矩加在主桁桿上。計(jì)算模型如圖3-1所示：圖3-1計(jì)算模型圖3靜力計(jì)算結(jié)果分析計(jì)算模型的受力分析結(jié)果如下：3.1結(jié)構(gòu)變形圖圖3-2水平風(fēng)載作用下位移等值圖3.2結(jié)構(gòu)軸力圖圖3-3軸力圖由結(jié)構(gòu)軸力圖可見(jiàn)，迎風(fēng)側(cè)主要受力構(gòu)件主要受拉，背風(fēng)側(cè)主要受壓，且底部軸力最大，隨著高度的增加遞減。3.3.結(jié)構(gòu)彎矩圖圖3-4水平風(fēng)載作用下彎矩圖3.4.底部彎矩圖圖3-5水平風(fēng)載作用下彎矩圖（N）4結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下，產(chǎn)生風(fēng)振效應(yīng)，對(duì)其進(jìn)行動(dòng)力分析，構(gòu)的動(dòng)力特性主要包括結(jié)構(gòu)的自振周期、各階振型及阻尼系數(shù)等,它們主要由結(jié)構(gòu)的組成形式、結(jié)構(gòu)剛度、質(zhì)量分布和材料性質(zhì)等決定，由于該建筑高寬比高達(dá)，所以以水平荷載為主要荷載,所以其水平振動(dòng)特性具有決定作用?？紤]阻尼對(duì)一般結(jié)構(gòu)的頻率影響很小，所以在考慮結(jié)構(gòu)自振特性時(shí)略去阻尼因素來(lái)確定結(jié)構(gòu)周期和振型。A）一階振型B）二階振型C）三階振