结构设计大赛计算书.docx
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结构设计大赛计算书
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结构设计大赛计算书(共14页)
西南交通大学第四届研究生
结构设计竞赛
设计理论方案
作品名称
参赛编号A2-2
组长姓名刘宁国班级13级桥梁3班学号
队员姓名兰华华班级13级桥梁2班学号
队员姓名方亮班级13级桥梁3班学号
联系电话
1设计说明书
方案构思
以某高墩大跨桥梁T型钢构最大双悬臂施工状态为工程背景,完成模型结构的设计与制作,通过模型风洞试验来检验结构在施工阶段抗风设计的合理性。
设计应遵循安全、经济和美观的原则。
通过此次竞赛,加强对结构风荷载、风致振动现象,以及抗风性能设计的认识。
结构造型
我们经过多次对比与讨论,最终决定采用三角桁架式结构。
其特点是构造简单,受力性能明确,便于设计计算以及模型安装。
通过有限元模型计算,对受力较大的截面进行加固,最终模型具有较好的刚性和稳定性,在风荷载的作用下能够表现出较好的抗弯性能。
结构体系
结构主要由桥墩、主梁、底板和挡风板构成,本次结构设计大赛中,迎风面的总体尺寸已经确定,因此只需要确定横向尺寸即可确定主体结构的外形。
本次结构横向尺寸取为14cm。
主梁横截面和桥墩横截面形式均为矩形,主要是由于矩形截面受力方式明确,便于计算,可根据计算结果对局部杆件进行加强,并且模型安装快速,缩短了制作时间。
特色处理
本组设计模型的最大特点有如下:
1墩与主梁的截面采取2条桐木条粘接的形式,增大了截面面积与单根杆的抗弯惯性矩。
2主梁与桥墩接触处,将柱墩挖出一个杆件大小的缺口,使主梁从中通过,成型后在节点外侧再粘贴节点板进行固定,加强了主梁与墩的连接。
2方案图
结构总体布置图
图2-1模型立面
图2-2主梁立面
图2-3桥墩立面
图2-3桥墩侧面
主要构件详细图
图2-4墩梁连接处节点构造
图2-5主梁端部节点
图2-6梁底节点构造
图2-7墩底与底板接触面构造
图2-8挡风板节点构造
图2-9挡风板与主梁整体构造
方案效果图
图2-10方案效果图
3模型计算书
结构模型采用有限元软件Midas进行计算。
有限元建模
计算模型共179个节点,368个单元。
其中主结构单元类型为梁单元,增风板采用板单元,由于将AB胶连接的木条视为刚接,因此计算结果与实际情况有一定得误差。
图3-1模型总体图
荷载分析
具体计算过程中以节点集中力模拟挂重;T构迎风面受到的风荷载等效分布于迎风面的梁单元上,简化为连续梁单元荷载;挡风板承受的风荷载压力面荷载的形式作用在挡风板上。
静风位移
风速5m/s
图3-2主梁横向位移(mm)
风速s
图3-3主梁横向位移(mm)
风速s
图3-4主梁横向位移(mm)
基底弯矩
风速5m/s
图3-5结构基底反力()
风速s
图3-9结构基底反力()
风速s
图3-10结构基底反力()
动力特性
结构的动力特性如下图:
图3-111阶振型图
图3-122阶振型图
图3-133阶振型图
图3-144阶振型图
图3-155阶振型图
表3-1结构前5阶自振模态
模态号
频率
周期
容许误差
(rad/sec)
(cycle/sec)
(sec)
1
+000
2
+000
3
+000
4
+000
5