西南交通大学结构设计竞赛(桥梁承重组).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,2016,西南交通大学,结构设计大赛,（桥梁承重组）,组号：,B10,作品名称：,自锚式多塔张弦桁架梁悬索桥,目录,1.,方案构思,2.,结构设计,3.,特色处理,4.,加载模拟,5.,计算模型,设计准则,1.,符合赛题桥型要求、各尺寸要求与对材料使用限制的要求,2.,在满足安全的条件下尽量少使用材料，以减轻桥梁自重和节约成本,3.,注重结构美观、简洁,方案构思,对于本次结构设计，我们首先对赛题进行了详细分析，考虑到组委会提供的材料特点以及赛题对桥型的限制，从,安全,、,耐用,、,美观,的角度出发，我们选择了现在作为我国大跨径桥最流行的桥型之一的,悬索桥,，悬索桥,作为一种拉索体系，比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型为了明确体现组合形式，改进受力和合理性，我们选择了,桁架梁与悬索,两种桥型相结合为了进一步优化受力结构和减轻桥梁质量，我们将桁架梁改为,张弦体系的鱼腹式桁架梁,以此来减轻桥梁自重和提高承载质量，考虑到桥梁的加载重量，我们采用,自锚式,桥梁构思的方案选取,网格式分布,T,形横梁,悬索和桁架梁组合,加劲梁的优化设计,结构设计,1.,按照赛题要求，,我们选择,悬索与梁,的组合形式,2.,为了增加主梁的刚度，一般要设加劲梁，我们将加劲梁优化成桁架梁，并采用鱼腹式梁，充分发挥材料的作用，在此基础上，,鱼腹式桁架的各个下弦杆均受拉,，我们将,鱼腹式桁架的各个下弦,杆换为索，,并施以一定大小的预应力,形成张弦桁架梁结构,利用下部拉索的预应力产生的反向弯矩,抵消上部重荷载产生的弯矩,从而调整,结构,内力。

3.,为了减,小,最大弯矩，我们将桥设为等跨的三跨，桥的全长为,1785mm,，桥面宽为,240mm,，主梁为三根，每根主梁由两块长,1785mm,，高,15mm,的,PVC,条粘贴而成，横梁采用,15,根,T,型梁来支撑桥面、传递荷载以及为此主梁的侧向稳定，悬索桥采用多塔形式，在考虑桥梁自重和赛题要求的最大加载量的情况下，我们将左右塔设置成为独塔不连接形式也能满足加载要求，并在有支座的地方布置特色处理,1.,横梁采用,T,形小横梁,，在保证桥梁刚度的同时，,保证了桥面与梁的接触面积，使桥面更安全不下陷，并且有效的减轻了桥体的质量,2.,节点采用,节点卡,，有效,防止杆件脱落,，如下图所示：,3.,加劲梁采用,鱼腹桁架梁,，并将桁架下弦拉杆改为拉索,并施以一定大小的预应力,形成,张弦桁架梁结构,利用下部拉索的预应力产生的反向弯矩,抵消上部重荷载产生的弯矩,从而调整,结构,内力使得加劲梁质量大大减小，结构受力更为合理4.,主缆采用,橡胶圈,连接，为施加,震动荷载时提供足够的缓冲,，保证震动加载成功加载模拟实验,在做正式参赛作品前，由于三跨完全一样，我们选取一跨，做了两次进行试验，由于没有标准砝码，我们用石头代替，经测量石头总重为,14.87kg,，超过了最大荷载，经加载试验可以看见在要求加载范围内，模型完全能够承受住，且挠度也在小范围内。

我们根据加载情况进行了尺寸修正，来确保以最轻的质量承载赛题要求的荷载模型计算,桥梁三跨等跨，且结构,形式,一样，由于施加震动荷载时，小车停留位置在中跨中间，且两次加载过程中小车在此处停留时间最长，故,只取中跨,进行研究，以便受力分析和强度计算可以将梁简化为,理想,桁架,结构，由桁架结构可知，各杆均只受轴向力，负值表示压力，正值表示轴向拉力，由于桁架下弦杆改为连续绳索结构，故可认为其受力大小均相等，且受拉力，各杆件所受内力图如下图所示：,由于各杆均受在轴向力作用，因此只需要校核抗拉抗压强度,.,=F,N,/A,对于上弦杆：,A=4*15=60mm2 F,N,=-134.62N,=-2.24MPa,对腹杆：,A=4*6=24mm2 F,Nmax,=-81.8N,=-3.41MPa,综上,|,|,max,=3.41MPa,u,=8MPa,故,强度满足要求,极限位移计算（单位荷载法）,由,单位荷载法,求得中点位移为,由于我们主梁可以看作三个平面桁架组成，由,T,形梁将荷载的力均匀分担给三根主梁，故桥的整体挠度应该为：,梁的,最大挠度小于赛题规定的,15mm,，满足赛题要求,利用,Midas Civil 821,建模分析,对于静力荷载，可以直接在每跨跨中施加,6kg,的等效荷载，即,60N,的节点荷载。

对于小车产生的动荷载，由于定义较为负载，为了简化计算，采用静力荷载工况，计算小车移动中最不利位置附近时的受力情况下图是在,MIDAS,中分析出的结构在静力荷载作用结构的位移等值线图，从图中可以清晰地看到,最大位移量为,2.34mm,，发生在边跨的跨中位置附近最大应力发生在边跨跨中附近的下翼缘，,最大值,1.7MPa,下图是在,Midas,中分析出的结构在小车荷载处于最不利位置时的位移等值线图，从图中可以清晰地看到,最大位移量为,5.39mm,，发生在中跨的跨中位置附近最大应力发生在中跨的跨中附近的下翼缘，,最大值,2.76MPa,综上：利用,Midas,分析时，梁上的最大应力为,2.76MPa,小于,PVC,的抗拉强度,30MPa,最大位移量为,5.39mm,小于赛题限制的,15mm,经过手算与,Midas,模拟得出的结果均表示桥能加载成功，由于评分时质量得分占据的比例比较大，因此我们选择该种质量较轻的设计方案参考文献,1,结构力学,杜正国主编，西南交通大学出版社,2,材料力学,I,第五版，孙训方、方孝淑、关来泰主编，高等教育出版社,3,“张弦梁结构在桥梁工程中的应用”，黎明、杨晖，工业建筑,2008,年第,38,卷增刊，,401-405,4,“鱼腹式梁结构在桥梁结构设计中的应用与受力”，金鑫，路桥工程,2014,年,8,月第,4,卷第,22,期,由于暂时还有一些相关课程没有，相关知识只能自己查阅资料获得，因此在设计过程中，对于较专业的问题可能只是一知半解甚至理解错误，恳请各位评委老师批评指正！,谢 谢 ！,B10,组,。