桥梁模型设计说明书
蒲公英的遗产
1.方案的设计思路
由于结构主要承受竖向力，所以结构选型主要在于正面的形状。
中俄边境平纵联和横联只用于提供侧向支撑，减小主桁长细比，而且形成空间效应，共同作用，提高抗扭刚度，具体计算需要空间有限元计算。
1.1利用木构件受拉还是受压强度
方案一：炎黄春秋网
方案二：
决战朝鲜攻略斜腹杆受压：
木材的顺纹抗拉强度，是指木材沿纹理方向承受拉力荷载的最大能力。木材的顺纹抗拉强度较大，各种木材平均约为117.7-147.1MPa，为顺纹抗压强度的2-3倍。这是木材受拉的优点——强度大。 但是，木材受拉有以下缺点：
（1）木材顺纹受拉的应力—应变曲线接近于直线，因此木材受拉破坏前并无明显的塑性变形阶段，表现为脆性破坏。木材顺纹受压破坏时，纤维失稳而屈曲。木材顺纹受压和受拉相比，受压时木材具有较好的塑性。
（2）由于木材顺纹受压时的纤维失稳屈曲性质，能使局部的应力集中逐渐趋于缓和，所以在受压构件中通常可以不考虑应力集中的不利影响。
（3）木节（如右图）对受拉构件承载能力的影响很大，木节与周围木质之间的联系很差，削弱了截面，并使截面偏心受力。而木节对受压强度的影响也远小于对受拉强度的影响。
综上所述，木构件的受压要比受拉工作可靠的多。
方案三：
考虑弧形桁架
决定利用木构件抗压后，我们看到，可以进一步改进为弧形桁架，其有以下优缺点：
优点：
（1）受力更接近弯矩图的形状，受力更为合理，可充分利用材料。
（2）针对本模型来说，如果上弦杆用一整根桐木条制造，则木条上侧受拉，下侧受压，在加荷时，构件上侧受压，下侧受拉相反。也就是说，弧形桐木条能提供一小部分预应力。
故宫博物院教学设计缺点：
但其计算复杂，而且拼装工艺也较复杂。
方案四：
交叉式腹杆桁架：
两套腹杆能够承受更大的剪力，但是自重更大。需要计算确定荷重比（ F=Q/W ）进行取舍，其中 Q 代表模型所承受的静荷载或冲击荷载（ N ）， W代表模型 自重（ N ）。
缺点：斜腹杆端部伸入点构造复杂，胶水不好粘。并且存在应力集中现象。
另，在后文的验算中，发现结构的控制杆件为中部的下弦杆。加强腹杆能够提高结构刚度，但对承载力提高不大。而本模型的评分标准是载重/自重，不需要考虑变形。所以，我组直接没有采用这种交叉式腹杆结构，以减轻自重。
卯榫连接，对于本模型来说：
木构件很小，进行卯榫连接的工艺过于复杂。
工具、材料和时间有限。渭南师范学院学报
在关键部位采用卯榫连接提高结构的延性。
胶连接的优缺点：
优点：高度的刚性；在通常的情况下，当连接的面积相等时具有较高的承载能力
缺点：对不熟练的制造高度敏感；缺乏明显的生产控制；在现场制造受到严格限制；复杂的力学机理；往往是非常脆性的。
综上所述，我组主要采用胶连接，局部使用卯榫连接。
2.结构尺寸选择
2
2.1拟定梁高、节间长度、斜腹杆倾角
题目要求桥梁总长在900~100mm，梁高为100~200mm。
首先，让我们来思考梁高越大越好，还是越小越好。
对于平行弦桁梁。主桁高度应先满足使用要求，对本模型，即：题目要求的100mm~200mm。
下面考虑刚度、材料用量与梁高的关系。
在刚度方面，当跨度一定时，桁高越大，挠度就越小，梁端转角也越小，有利于小车的平顺和安全行驶；反之，桁高越小不仅会对行车有影响，节点刚性次应力和活载动力作用也越大。
在材料用量方面，当跨度一定时（900mm），桁高越大，弦杆受力越小，弦杆用材量就少，但腹杆较长，腹杆用材量较大；反之，当桁高减小时，弦杆用木量增加但腹杆用木量增大。查阅资料表明，用量最少的梁高约为其跨度的1/6~2/13。这里我组自己建模，进行了最优化设计。
梁高、节间长度、斜腹杆倾角都会影响斜腹杆长度，因此我组综合考虑进行了建模。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议