抗风计算书模板.docx

抗风计算书模板.docx

《抗风计算书模板.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《抗风计算书模板.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

抗风计算书模板

西南交通大学第四届研究生

结构设计竞赛

设计理论方案

13级桥梁2班学号

13级桥梁2班学号

13级桥梁2班学号

组长姓名队员姓名队员姓名

作品名称

参赛编号

13011158

13011180

联系电话

一设计说明书3

1设计概况3

1.1设计题目3

1.3设计材料3

1.4设计要求3

1.5使用工具3

2方案构思4

2.1结构类型简介4

2.2结构受力特点4

2.3结构选型4

3制作流程5

4特色处理5

二方案设计图5

三计算说明书7

1模型的整体受力计算7

3静力计算结果分析8

3.1结构变形图8

3.2结构轴力图8

3.3.结构弯矩图9

3.4.底部弯矩图9

4结构动力特性10

5结构优化处理方案11

一设计说明书

1设计概况

1.1设计题目

本次竞赛题目为以高墩大跨桥梁为工程背景的T型悬臂刚构模型的结构设计与制作。

竞赛内容包

括：

结构设计、结构模型制作、作品介绍与答辩、模型风洞试验。

其中模型加载项目包括0.5kg的悬臂

配重，风洞试验的风速分三级，分别为5.0m/s、7.5m/s、9.5m/s。

风向垂直于悬臂墩侧面。

1.3设计材料

提供的材料为桐木条（4x3mm）、铅发丝线和AB胶，另有挡风板和支座底板。

其中桐木条尺寸为：

4mmx3mmx1200mm，挡风板规格尺寸为：

200mmx200mmx3mm;木质

底板规格为：

250mmx250mmx10mm。

1.4设计要求

结构为高度1.2m（从结构顶面到模型底面），纵向长度1.2m的T型刚构，正负误差不超过1cm。

悬臂根部高度为12.6cm，悬臂末端高度为3cm，高度沿主梁长度直线变化。

梁宽B应满足80mm

160mm;桥墩沿纵桥向宽度（即迎风宽度）为100mm,横向向宽度与梁的宽度一致。

结构示意如图1.1

所示。

£5

图1.1T型钢构示意图示意（cm）

1.5使用工具

美工刀，直尺，夹子，剪刀，砂纸等。

2方案构思

2.1结构类型简介

T构是一种具有悬臂受力特点的梁式桥。

是指从墩上伸出悬臂，跨中用剪力铰或简支挂梁组合而成，

因墩上在两侧伸出悬臂，形同T字，故称此名。

在预应力混凝土结构中采用悬臂施工方法可做成比钢

筋混凝土结构中长得多的悬臂结构。

T构是在简支预应力桥和大跨钢筋土箱梁桥的基础上，在悬臂施工

的影响下产生的。

其上部结构可为箱梁、桁架或桁拱，与墩固结而成T型，桥型美观、宏伟、轻型，

适用于大跨悬臂平衡施工，可无支架跨越深水急流，避免下部施工困难或中断航运，也不需要体系转换，

施工简便。

图1-2T型钢构

2.2结构受力特点

本结构主要受力垂直于桥纵向风的作用，并通过一侧加挡风板的方式来模拟不平衡风作用，实验时

还在悬臂端部加了0.5kg的配重来模拟挂篮重量。

结构在这种荷载作用下在悬臂端根部和墩底产生较大弯矩，同时在墩根部还有扭矩的作用；在悬臂的端部集中力的作用局部应力可能较大。

这些截面都是在

模型制作时要重点考虑的。

2.3结构选型

根据结构的受力分析以及题目的具体限制条件，全桥为桁架结构，墩采用10cmx16cm截面，悬臂

端高度采用3cm—12.6cm的变截面，宽度为16cm。

3制作流程

1、建模分析

2、预制杆件

3、拼接

①拼接桁架；②加固的重要节点；③固定挡风板。

4、后处理

①贴纸；②

固定底座。

4特色处理

（1）格构式立柱结构

采用格构式，结构形式美观，各杆件受力合理，荷载传递路径清晰，充分利用了木材的力学性能；同时通过设置大量斜腹杆，保证结构的横向、纵向刚度，使主要受力构件所受作用有效传递至其他构件,同时也避免风荷载作用下结构扭曲破坏。

（2）结构基础的连接

为此

结构类似于竖向悬臂梁，其基础受弯矩、剪力很大，但设计时最易忽略的就是其抗拔力设计，我们将基础四个角点有的周边用小木条固定住，以增大其与底板的接触面积，增加其抗拔和抗剪能力。

二方案设计图

模型具体尺寸如下图所示。

120

图2-1模型立面图

3*2

^6^

0SI

图2-2模型墩身

图2-3模型主梁布置图

三计算说明书

1模型的整体受力计算

为了确定各个杆件的受力情况，我们使用了有限元分析软件midas/civil进行了模型的受力分析。

尽管实际模型中所粘接节点不能承受弯矩，但考虑到模型的各个杆件的所受的弯矩非常小，所以计算中我们将所有节点看成刚节点，以简化分析，将风荷载转化为均布荷载和弯矩加在主桁杆上。

计算模型如图3-1所示：

图3-1计算模型图

3静力计算结果分析

计算模型的受力分析结果如下:

3.1结构变形图

WDAS/Gvil

DISPLACEh'EN-

r2r53L60t->-W0

}Z.3469le+CiOQ2.11^2^+000

1-67753**000

，1.40S15e-HM0

1.1734S*+000

?

-18764f001

}7j04Q72e-001

4.4933^-001

2-1449U-001

LO.DODDOe+CiOO

ST:

节W

MAX:

125

MIN:

2

:

ZIH

二二：

EE

=^=06/13/2014

Zs0.208

图3-2水平风载作用下位移等值图

3.2结构轴力图

图3-3轴力图

MIDAS/Civil

POSTPROCESSOR

BEAMFORCE

■l-lBSSS1®+OT1

9-36991«*000

6-87687e*000——4.3E384e-HTO0■•L朋OSJIeTOQ0s00000t*000・X09盟显7»S-5E830e+000——-S.DB133e+000

■■4306吐*W】

'l-S5604e*CMJl

MAXtJ52闸IN」垢7

It：

三PE计2=i±：

Nmat撫os/】#比x

Zs0.2OS

由结构轴力图可见，迎风侧主要受力构件主要受拉，背风侧主要受压,

且底部轴力最大，随着高度

的增加递减。

3.3.结构弯矩图

MIDAS,Civil

POST■跟OCES5X

5EAMFORCE

■2.42D73e+aOD

1.9527B*+000~~u1■+000——1.0LSS9e+aO0

■5.4S947t-001

O.OOMOe+OOD

—-3.86S44e-001—-6.548^9*-0011.32ZS3e+000

J-1.79O7Be-KJM—<,：

5873«-K»0■L2血冷POO

MAX:

59

MIM:

58

Z!

0.259

图3-4水平风载作用下弯矩图

3.4■底部弯矩图

I"!

1LZ¥M

POSTPROCESSOR

BEAMFORCE

5.73127e-002

4s61557e-002

3.,499B€e-002

2.3S41€e-002

1.26345^-002

-O.OOOOOe+OiOiO

9.62960#-003

—・2.07867®

—[-3.19437e-002

・刁4二呂丁3亘匚|二

MAXi；4S

XI■:

结与设计22—2；N*mm

三寮：

OE...13..Z'：

i14农YU

Xi-0.483

Z:

0.259

图3-5水平风载作用下弯矩图（N）

4结构动力特性

结构在风荷载作用下，产生风振效应，对其进行动力分析，构的动力特性主要包括结构的自振周期、各阶振型及阻尼系数等，它们主要由结构的组成形式、结构刚度、质量分布和材料性质等决定，由于该建筑高宽比高达，所以以水平荷载为主要荷载，所以其水平振动特性具有决定作用。

考虑阻尼对一般结

构的频率影响很小，所以在考虑结构自振特性时略去阻尼因素来确定结构周期和振型。

A）一阶振型

POST-PROCB5SOR

VWRATIONMODE

-OD13S4-OC2，L18351e

-1.0S516e-002

9.4fi806e-003-3,2.8455e-Ml-7.10104e-OD3-5-9L754e-W3

•4.7140

■3.5505-003

-3J670L*-003

•14S35U-W3

•o.oaoooe-HEioa

Mom:

7.509E-0D1

龙件：

秦构毀计22

=二器[cps]

三跆Ofi/13/3014

B）二阶振型

MIDAS/Qvil

POST和OCE5SOR

VZ3RATIONMODE

•4.M02le-004-3.S911Ge-004

3.32195e-0042.952SBe-00斗2.E3377e-0042.21466e-004l.S455Ee-0041.4764^6-00斗l.l£l733e-0047.33215e-OOE3.SSllDe-OOEO-MOOGe+OTO

2.3S^E-h00

rvloce2

MAXs105

MIN:

1

MU：

WP疔22-Z：

[cps]三圭：

0E12/201斗

X：

-O^483

YrD£37

Z:

0.259

C）三阶振型

POST"PROCESSOR

V^RATIOFJMODE

7.S7471«^O037.1ESS3&-O036-44255^-0035.72707®-003S.OlllBe-QOS斗.25530c-0033B57942e-0032.B6353S-O032.1476Se-O03L43177C-O037B15B83e-O04O.OOOOOft+COD

■按弓相.

E.22-4E-O01

Mode3

MAX:

41

MIN:

2

Zl=iSMS设讦22

呈二[ms]

三誌06/13/2014

Z:

0,259

图3-6结构振型示意图

5结构优化处理方案

以上分析结果表明，本结构的整体稳定性很好，但也存在局部受力不良处。

薄弱环节主要出现悬臂端根部，墩底以及悬挂重物处，以为避免发生破坏，应对这些部位进行优化，采取适当加固措施，使结构整体受力较好，防止受力集中现象发生。