第二届湖北省大学生结构设计竞赛《虹之桥》计算书终稿 - 图文

湖北省大学生结构设计竞赛 虹之桥

拉条

图6

3、节点处理

由于斜撑的倾斜轴力和梁的剪力，会在节点出产生较大的剪力，在连接时，将杆件剪成“十”字形开口，通过白乳胶的粘结作用很好的将杆件连接在柱上，并通过多杆汇交节点，加大节点的刚度。另外在节点处还用矩形纸条进行加固，以保证其连接良好。

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图7

图8

4.拉条

拉条，采用20mm宽，三层候纸折成。在模型非承重时处于松弛状态，当加载后会处于绷紧状态，主要承受一部分上部传递的压力能有效提高本模型承载能力。

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三、承载能力估算

1.模型结构

（1）支座不锚固时为固定铰支座、杆件之间的节点看成钢节点。加载时竖直静荷载以集中力的形式对称加载到梁段的1/4、3/4处。 （2）杆件为纸质材料，看为各项同性。 （3）杆件计算时参照钢结构计算理论。

根据以上假定通过迈达斯软件建立计算模型加载计算，所得的构件内力和位移作为构件设计的依据。

2. 材料力学性能

（1）比赛提供的A0普通绘图纸和白乳胶，在实际制作中在白纸之间刷上胶，故所用的材料实际上是纸胶复合材料。根据参考资料可知：纸胶复合材料受拉时呈现线弹性和脆性，受拉弹性量为模Et=2492.2 N/mm2， 抗拉强度设计值为ft=32.91N/ mm2；不失稳的情况下纸管的抗压强度设计值为fc=7.18 N/mm2，是理想的弹塑性材料，受压弹性模量为Ec=831.89 N/mm2。其抗拉强度设计值ft是抗压强度设计值fc的4倍多，可见纸的受拉性能比受压性能好的多。 （2）将纸折成方形后并用乳胶粘结后，可承受一定的压力，但受长细比的限制，相同质量的纸杆，越短承载力越大，因此，模型中压杆应尽可能短，而且尽量不受弯矩作用。

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四、结构内力、变形计算及构件验算

根据加载规则，分为四级加载，考虑到每级加载模型受力状态不同和结构尺寸以及所能承受荷载的能力，需对本结构进行受力分析，直观反映结构在施工过程中的状态。在进行荷载分析时将静载通过集中荷载的形式加载至梁上，动载通过转化为静载的形式简化为集中荷载，通过计算来对相对薄弱部分作相应的加固，使得材料得到充分合理的利用。

1.一级加载作用下内力，变形分析

根据加载的方式和荷载的大小，一级加载为在距模型中心线245mm的两边处各加尺寸为200mm×50mm×30mm（质量约为2.355kg）的铁块，根据受力的特点和放置铁块的位置，将荷载简化为集中力作用于杆件上上，通过梁和支承传递至整个模型，模拟结构受力。

根据midas软件建立的模型分析结果，找出结构最大处位移和最大处应力，分析结构最薄弱的地方，通过分析和计算计算的承载力发现结构的缺点和不足之处，从而为后续的结构优化设计提供理论依据和指导意义。结构在静载作用下的变形图、轴力图、剪力图和弯矩分别见图3-图6.

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