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第五届大学生结构设计竞赛桥梁结
构设计理论方案
作品名称渊 虹参赛队员 王明雪、谭亚琪 、代云龙 、文杰 、 高一
专业名称 土木、 土木、 机械 、 机械 、 土木 指
导教师 王生武
交通大学结构设计竞赛组委会二〇一三年
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一、设计说明书 作品本次结构赛的题目要求用白卡纸、白胶以及绳子制作一双跨简介 双车道的桥，所制作的桥梁在满足承重要求的同时，还对小车行驶过程中的跨中挠度提出了要求，以保证桥梁的正常使用。与实际工程有所不同，我们不需要考虑桥梁在设计使用期的疲劳问题，只需要考虑强度与刚度的问题。我们在研究了白卡纸的材料性能、参考了实际工程中的桥梁设计后，提出了备选桥梁形式的方案。 1、材料性能分析 1.1白卡纸 白卡纸的抗拉性能较好，单层纸的抗拉强度在30MPa左右。反之，由于存在纸局部失稳的问题，纸的抗压性能相对较弱。与钢材等各向同性的材料不同，纸属于各向异性的材料，其顺纤维方向的抗拉、抗压强度要比垂直纤维方向的弹性模量较大，通过试验可知其可以到达1400MPa~3200MPa，可以较好地控制桥梁在使用过程中的变形。 1.2纤发丝线 绳子是较好的抗拉材料，质量亦比拟轻。但是绳子的初始弹性模量很小，对桥梁的变形控制不利；同时在制作中使用绳子不易控制绳子的紧程度，使用过程中绳子还存在松弛的问题。 通过以上对材料性能的分析，为了更好地控制桥梁的变形，2 / 15
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简化制作过程，我们决定放弃使用绳子，仅使用白卡纸作为桥梁的制作材料。 2、桥梁形式分析 实际工程中的桥梁多为斜拉桥〔如浦大桥、徐浦大桥〕、拱桥〔如州桥、卢沟桥〕、桁架桥〔如长江大桥〕、梁式桥、吊桥等。结合题目，下面对几种较为可行的桥梁形式做一些分析。 2.1斜拉桥 斜拉桥是由承压的塔，受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系，可以看作是用拉索代替了支墩的一种多跨弹性支承连续梁形式。斜拉桥属于柔性结构，在荷载作用下即可产生明显的变形，但是其可以有很大的跨度，实际工程中斜拉桥的跨径一般在300~1000m左右。而这次的题目中要求制作的桥梁单跨跨径为一米左右，仅为小车长度的五倍，可以看作是小跨径的公路桥，且对刚度有较高的要求，所以斜拉桥并不适宜于题目的要求。 2.2拱桥 拱桥是在竖直平面以拱作为上部结构主要承重构件的桥梁。拱桥的最大主应力沿拱桥曲面作用，而拱桥垂直方向的最小主应力为零，可以较好地控制桥梁的竖直方向的位移。拱桥比拟适合于小跨度的公路桥，但是拱桥对于桥梁的根底要求，特别是水平方向的支撑要求比拟高。然而题目所规定的支座条件弱，且不能提供水平力，虽然拱桥适合于小跨度的桥梁，但是在这样的制作条件下，拱桥显然也不是一个好的选择。 3 / 15
第五届大学生结构设计大赛计算说明书
