結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽理論方案設(shè)計(打印)-同濟(jì)-閱讀頁
2025-06-15 22:40本頁面
【正文】 車道過去的為小車2；腹桿分兩種，中部的短腹桿為第一類腹桿，兩邊與支座相連的腹桿為第二類腹桿。因?yàn)閮蓚?cè)支座雖對轉(zhuǎn)動有一定的約束作用，但不能保證沒有轉(zhuǎn)角。 根據(jù)實(shí)際加載方式，計算采用兩種組合分析工況：工況一為加載前半段，小車1從剛進(jìn)入1車道到到達(dá)中間支座的過程。 根據(jù)小車形式，計算采用的車重為100N，輪距為120mm，由車輪與上弦桿的四個接觸點(diǎn)承受，即在每一車道的兩根梁上加四個25N的集中荷載圖15 計算模型圖模型假設(shè)：車輛在前進(jìn)過程中，其重心始終通過車道中心線，即車道下兩根梁上弦桿的受力情況相同計算結(jié)構(gòu)的包絡(luò)圖時，將每根上弦桿的每一段（一跨一根梁分8段）分成兩部分，這樣就能計算出每一段中點(diǎn)處的最大內(nèi)力，所以計算所得包絡(luò)圖為一折線，但這不影響分析結(jié)果。強(qiáng)度分析主要考慮彎矩和軸力共同引起的截面最大拉壓應(yīng)力。這是以通過試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)為參照的。軸向壓力的最大值在上弦桿的中間，其值為70N。結(jié)論：由強(qiáng)度分析知上弦桿的紙不會由于拉應(yīng)力太大而被撕裂。2)下弦桿下弦桿主要以承受拉力為主，以下的分析也以拉應(yīng)力的值是否達(dá)到極限拉應(yīng)力為依據(jù)。由此可得下弦桿截面最大應(yīng)力為試驗(yàn)結(jié)果由紙張的拉伸試驗(yàn)知當(dāng)截面的拉應(yīng)力到達(dá)極限拉應(yīng)力時，材料破壞，這與受拉構(gòu)件的截面形狀無關(guān)。所以下弦桿不會在加載過程中被拉斷。 圖25 腹桿軸力包絡(luò)圖（第三榀）1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14圖26 腹桿編號圖：腹桿編號壓力最大值/N拉力最大值/N腹桿編號壓力最大值/N拉力最大值/N1082918310411155126137140從上表可以清楚地看到腹桿中主要承受拉力的桿件和主要承受壓力的桿件。根據(jù)計算結(jié)果，在加載整個過程中，第一類腹桿受壓最大的是3號腹桿，受拉力最大的是4號腹桿，；第二類腹桿受拉最大的是1號腹桿。根據(jù)理論計算結(jié)果，腹桿3的失穩(wěn)臨界荷載達(dá)到120N。結(jié)論：由強(qiáng)度分析結(jié)果，可知，在整個加載過程中構(gòu)件不會由于應(yīng)力過大導(dǎo)致材料的破壞；而由穩(wěn)定性分析結(jié)果，以試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)，由知，在整個加載過程中腹桿不會由于壓力過大導(dǎo)致屈曲失穩(wěn)。它用于連接兩個車道，在橋面板的共同作用下使之成為一個整體，對抵抗偏心受壓引起的扭轉(zhuǎn)很有效。由于底面斜桿與腹桿1的截面相等，長度較腹桿短，因此在加載過程中不會失穩(wěn)屈曲；同理底面橫桿也不會被破壞。由于節(jié)點(diǎn)一般因受拉導(dǎo)致構(gòu)件間脫膠破壞，所以以下選取受拉最嚴(yán)重的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析。結(jié)論：根據(jù)以上分析，節(jié)點(diǎn)在加載過程中一般不會破壞。節(jié)點(diǎn)也不會在構(gòu)件破壞前因脫膠而破壞。圖33 工況一下左跨變形效果圖 圖34 受壓車道（工況一，左跨1號車道）位移包絡(luò)圖由計算可知，工況一下跨中最大撓度為12mm左右?？缰袦y量點(diǎn)圖35 工況一下左跨1號上弦桿跨中位移影響線（外側(cè)位移測量點(diǎn)）從上圖影響線可見2號上弦桿的受壓有利于減小位移測量點(diǎn)的位移值，因此在工況一下可適當(dāng)將車輛往橋面中心線偏移。根據(jù)比賽規(guī)則，當(dāng)兩輛小車行駛到各自跨中時，小車要停留10秒鐘，測量跨中撓度，所以此時的撓度值尤為重要。撓度測量時的跨中撓度計算結(jié)果比整個加載過程中的撓度小了2mm，這是因?yàn)橛筛拍罘治隹芍?，?shí)際上在小車1停在1號車道的跨中時結(jié)構(gòu)撓度會達(dá)到最大值，兩輛小車都在跨中時，相互之間有制約作用，撓度反而相對會小一點(diǎn)?？傊?，在整個加載過程中，結(jié)構(gòu)的撓度始終不會超過20mm，但考慮到車輛移動過程中可能的沖擊荷載，實(shí)際加載過程中，結(jié)構(gòu)的最大撓度可能會有所增大，但足以保證在限值范圍內(nèi)了。2. 模型建立部分，根據(jù)對紙張材料性能的試驗(yàn)，確定了材料的彈性模量；根據(jù)對整個加載試驗(yàn)的狀況，確定計算模型。腹桿和底面的連接桿件由于是軸力桿，還要考慮其穩(wěn)定性問題，以腹桿的穩(wěn)定性試驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，通過分析得出腹桿也是滿足其穩(wěn)定性要求的，據(jù)此根據(jù)底面連接桿的受力分析，得出底面連接桿也是滿足其穩(wěn)定性要求的。而對紙張彈性模量的保守估計，其計算位移值會有所減小。制作問題分析1 節(jié)點(diǎn)的處理 三角形桿件可以有較好的穩(wěn)定性，較圓形桿件容易成形、制作，但是其在節(jié)點(diǎn)處的粘接較為困難，而節(jié)點(diǎn)卻恰恰是力傳遞效率的關(guān)鍵。1 腹桿與上弦桿的連接：將腹桿的上端捏扁以適應(yīng)上弦桿的角度（圖37），同時增加節(jié)點(diǎn)片，其強(qiáng)度和整體性大大增強(qiáng)（圖38）。直接粘于主梁外側(cè)的紙上，在兩側(cè)腹桿均粘好后，再將下弦桿粘上，使腹桿下端自然與下弦桿相接（圖40），可以較好地傳遞壓力，拉力則可以通過與外側(cè)整體模板的粘貼傳遞（圖41）。為了解決這個問題，我們會盡量減少桿件粘合過程中的用膠量，減少水分以控制紙張的膨脹問題。⒊支座的制作桁架橋?qū)τ谥ё囊筝^小，只需要起承擔(dān)一定的壓力以減小梁所承受的剪力即可，簡單的支座就可以滿足要求（圖42）。為了防止楔子插入上弦桿過程中變軟，該處的連接不
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