桥梁模型设计实验.docx

目录一、试验题目:1二、实验内容:1（一）、设计说明书1方案设计思路：1结构尺寸选择2制造工艺2其他特色说明2（二）、计算说明书2计算模型2（三）、方案图纸5三、实验报告6一、试验题目:跨度900mm木桁梁（拱）桥模型设计与试验二、实验内容:（一）、设计说明书方案设计思路：梁式桥是一种在竖向荷载作用下五水平反力的结构。由于外力（恒载和活载）的作用与承重结构的轴线接近垂直，故与同样跨径的其他结构体系相比，梁内产生的弯矩最大，通常需要用抗弯能力较强的材料（钢、钢筋混凝土等）来建造。分为：钢桁梁桥、T型梁桥、悬臂梁桥、连续梁桥和连续钢构桥等。拱式桥的主要承重结构是拱圈或拱肋。这种结构在竖向荷载作用下，桥墩或桥台将承受水平推力。同时，这种水平推力将显著抵消荷载所引起的拱圈或拱肋内的弯矩作用。因此，与同跨径的梁相比，拱的弯矩和变形要小的多。鉴于拱桥的承重结构以受压为主，通常用抗压能力强的圬工材料（砖、石、混凝土）和钢筋混凝土等来建造。拱桥的跨越能力很大，外形较美观，在条件许可的情况下，修建拱桥往往是经济合理的。分类：圬工拱桥、箱型拱桥、双曲拱桥、钢架拱桥、桁架拱桥、肋拱桥、桁式组合拱桥和斜腿钢架拱桥等；根据不同的承载方式分为：上承式桥梁、下承式桥梁、中承式桥梁。 本次试验给定的材料为桐木条、棉线和UHU胶。桐木该木材内部各部位的软硬度很不均匀，强度低，如结构搭配不好，较容易在使用时产生断裂现象。经过讨论决定采用梁式桥设计。结构构建形式主要以正交和平行结构构建主尺寸，以平行斜撑和竖向支撑组成主承重结构。结构尺寸选择按照试验要求，计算跨度＜实际跨度，选择跨度950㎜，高度120㎜，桥宽150㎜制造工艺正确掌握UHU胶的用法，涂胶均匀，注意涂胶的量和涂胶部位，木条剪裁要尺寸精确，误差不能超过3㎜，模型净宽误差不超出正负5㎜，节点涂胶粘结注意木条连接的紧密性、牢固性，竖杆要与横梁垂直，斜杆之间要平行。制作过程要细心、耐心、专心。其他特色说明桥梁整体以轻巧方便为主要设计理念，在轻巧的基础上进行粘结，节点加固，将材料利用充分，最大发挥出桥梁的使用价值。造型美观大方，体现节俭经济实用特征。（二）、计算说明书计算模型基本简化：上部节点均受30N竖直向下的集中力，每跨长度100mm，共9跨。计算和模型比对：取E=800Mpa p=8Mpa b=12Mpa1==31.4===对于横杆，l=100mm h=5mm=34.641Fcr=2EI/(l)2=164N (实际模拟数据158.71N)对于斜杆，l=156.2mm h=5mm=54.11Fcr=2EI/(l)2=67.35N (实际模拟数据98.48N)对于竖杆(边侧)，l=120mm h=5mm=41.561Fcr=2EI/(l)2=114.1N (实际模拟数据94.95N)经过计算得到斜杆最容易受到破坏。比对方案：基本简化：上部节点均受30N竖直向下的集中力，每跨长度95mm，共10跨。高度100mm时的轴力、剪力、弯矩图高度100mm时倒置承重时的轴力、剪力、弯矩图通过比较可以看出，当两侧上角只有2根杆时内力较小。高度200mm时的轴力、剪力、弯矩图比较发现，同等条件下，高度越小，内力也越小。综合比较发现，设计高度为100mm，布置结构如第二组图所示。且侧边竖杆承受最大轴力，两侧横杆承受最大轴力，中部横杆承受最大弯矩。由于杆长原因比对方案中第二方案没采用。承载能力估计：190KN左右。（三）、方案图纸整体布置图：构建图：绞点加固材料表：材料数量粗木条8根细木条8根胶水1瓶棉线若干三、实验报告桥体整体重量只有104g，加载轨道和小车很顺利已承重8KB，开始在小车上加载载荷，当加到第五块荷载后，听到桥体发出清脆的响声，于是赶紧卸荷载，在卸载的同时桥面整个垮塌。总共承载18Kg的荷载。整个结果在预料之内，桥体质量太轻，承载质量已经很多，与预计承载相差不大。破坏原因经分析由于失稳造成，主杆之间连系杆太少造成侧向失稳，使主连杆劈裂，以及连接主梁的横向连杆劈裂共同造成整个桥体最后的破坏。具体原因分析，结构成不对称，易造成失稳，连接主梁的横向连杆布置得不够造成桥整体左右摇摆，边侧斜杆竖杆均未加固，制作过程主梁采用单根粗杆，承载能力较弱，结点粘结不够牢固，如图，结点处发成劈裂，还有一结点直接分离这和制作时竖向连杆长度不够均匀也有一定关系，材料不够充足，完全利用后整体也只有100g出头，但就最后的承受荷载的能力来说还是较高的，承受荷载时小车未完全进入轨道，有部分倾斜，这也造成所加荷载的不均匀，易加速桥梁失稳，导致最后的破坏，开始加载后卸载一次造成往复加载，造成受压疲劳。实验结果和计算结果相差不大，缺陷主要在于桥体主梁的承载和主梁之间的连杆不够以及边侧斜杆未加固，导致最终承载力不