第九届结构设计竞赛细则桥梁组

西南交通大学第九届大学生结构设计竞赛细则（桥梁组）
1.竞赛题目
两跨桥梁结构承载能力模型设计大赛
2.竞赛内容
竞赛内容包括：理论方案设计、结构模型制作、作品介绍与答辩、模型静力与动力加载试验。

3.竞赛要求
3.1参赛要求
3.1.1 参赛者为全日制在校本。

每个参赛队由3名学生组成，提倡参赛学生跨专业组
队。

每位参赛者只允许参加一个参赛队，各参赛队应独立设计、制作。

3.1.2 每个参赛队只能提交一份作品，并给作品命名。

3.1.3各参赛队必须在规定时间和地点参加竞赛活动，迟到或缺席者作为自动弃权处
理。

竞赛期间不得任意换人，若有参赛队员因特殊原因退出，则缺人竞赛。

3.2理论方案要求
3.2.1 理论方案的内容应包括：设计说明书、方案图和计算书。

设计说明书应包括对
方案的构思、造型和结构体系及其他有特色方面的说明；方案图应包括结构整
体布置图、主要构件详图和方案效果图；计算书应包括结构选型、计算简图、
荷载分析、内力分析、承载能力估算等。

3.2.2理论方案封面必须注明作品名称、参赛专业、参赛队员姓名；正文按设计说明
书、方案图和计算书的顺序编排。

3.2.3 理论方案要求用A4纸打印，一式五份于规定时间内交到竞赛组委会，逾期作
自动放弃处理。

3.3设计制作要求
3.3.1 模型制作材料
用统一发放的竹签、硫酸纸、铅发丝线（鞋底）和乳白胶，设计并制作桥梁模
型。

参赛者可根据所设计的桥梁结构体系，自行拟定桥梁名称。

模型的总重量
不超过250克，超过者不能参加承载力比赛。

3.3.2 模型尺寸要求
模型的长度不得大于1200mm，支座垫板的纵向宽度为30mm（故模型支座外
沿的实际距离以1135 mm至1215mm为宜）。

模型最高点与最低点之间垂直距
离不得超过150mm，模型宽度不小于120mm。

3.3.3 模型桥面要求
（1）模型需设置相应桥面构造，用于加载测试时的移动小车加载。

实际加载测
试时组委会将提供用于移动砝码小车车轮荷载分布的加载桥面板。

加载桥面板
由柔性塑料板制作，尺寸为：长1500mm×宽90mm×厚约1mm。

模型设计和
制作时需考虑上述加载条件。

（2）模型桥面的最高点与最低点的垂直距离不得超过20mm。

（3）当采用中承式或下承式结构时，模型需预留出不小于100×100mm（宽×
高）的桥面通行净空（用于移动小车加载）。

3.3.4 请参赛者注意结构支承架附图，仔细考虑支座情况（见附图1）。

模型共设置3
个支座，位于一条直线上，整个结构为两跨结构，两端支座水平中间间距为
1200mm。

三个支座均可为模型提供竖向支承，但不提供水平作用力和转动约
束。

两端支座高度和距离固定，中间支座可以根据需要调整高度和水平位置。

3.3.5 模型必须按要求的尺寸和位置提供悬挂集中砝码的吊点。

悬挂吊点位置在各跨
的1/2处，横向反对称布置，各吊点中心与桥轴线的距离不小于50mm，如附
图2。

在模型结构上要求吊点处需用一枚回形针与结构稳固连接后形成砝码悬
挂点，以便于砝码加载。

3.3.6 结构必须具有一定的刚度。

进入排名次决赛的结构，将按承载力和挠度两项指
标计算综合得分。

3.3.7 设计、制作所用材料仅限于组委会所提供的材料。

允许对所给材料进行加工、
组合。

3.3.8 进入决赛的模型设计，必须提供详细的设计计算书，并提供预估的极限承载力。

4.竞赛加载要求
4.1预赛
4.1.1 预赛时先校验模型制作（包括材料、结构尺寸、净空尺寸等）是否满足竞赛规
定的限制要求。

4.1.2 预赛时需测定参赛模型总体重量G（单位：g），并校验G数值是否满足竞赛规
定的限制要求。

4.1.3 对于满足重量要求和制作要求的结构，进行静力加载试验。

4.1.4 预赛时的静力加载为：桥面均布配载16kg，集中力加载每点为5kg。

4.1.5 计算各模型的预赛荷重比P/G，其中P取为单点集中力大小（P＝5kg）。

4.1.6 按预赛荷重比对参赛模型进行排名，取设奖数量的120%参赛组进入决赛。

4.2决赛
4.2.1 决赛的加载
决赛分为两大加载步骤。

第一次加载包括：移动均布荷载加载、集中力加载、冲击加载三个工况。

第二次加载包括：集中力增载和动力加载两个工况。

参赛选手需按加载步骤和加载工况顺序进行加载试验，每通过一个工况的测定和校验后才能进行下一工况的加载试验。

各加载步骤和加载工况的加载内容和成绩评定方法参见表1和表2说明。

第一步加载和第二步加载的试验示意参见图1和图2。

4.2.2关于挠度测定
挠度测定在第一加载步的均布荷载加载工况进行。

挠度系指模型结构加载后的最大竖向挠度δ（单位mm）。

挠度大于3cm者视为加载失败。

挠度测定的方式为：模型安装后、移动均布荷载加载前测定跨中桥面基准标高，集中力加载后测定挠度测点变形后标高，由二者差值计算竖向挠度。

表1：决赛模型第一次加载及评分系数
3
表2：决赛模型第二次加载及评定系数
4
图1: 第一次加载示意图
图2: 第二次加载示意图
4.2.3加载试验的评分
（1）决赛加载成绩总分为60分，其计算方法如下：
决赛加载成绩＝挠度成绩＋静载成绩＋动载成绩 (4-1)
说明：
✧ 各分项成绩的计算由对应的单项评定系数与单项总分相乘得到。

✧ 各分项总分分别为：挠度6分、静载30分、动载24分。

✧ 各分项评定系数见后续说明。

（2）挠度成绩总分6分，其计算方法如下：
挠度成绩＝挠度系数K1×6 (4-2)
其中，挠度系数K1的取值参见(4-3)式。

⎪⎩
⎪
⎨⎧≤>≥>=时当δ时当时当mm mm mm K 101.0 10mm 200.5 200
1i i i δδ (4-3)
说明：
✧ （4-3）式中δi 为参赛选手均布荷载工况下的挠度测定值（单位mm ）。

✧ 当δi 大于20mm 而小于30mm 时，无挠度成绩，但仍可计算其它成绩。

（3）静载成绩总分为30分，其计算方法如下：
静载成绩＝静载系数K2×30 (4-4)
其中，静载系数K2的取值如下：
max
i 2ββ=K (4-5)
说明：
✧ (4-5)式中：β表示模型的静载“荷重比”，β＝静载集中力加载值/模型重
量。

✧ βi 为参赛选手的静载荷重比；βmax 为所有决赛选手中的最大静载荷重比。

（4）动载成绩总分24分，其计算方法如下：
动载成绩＝动载系数K3×24 (4-6)
m a x
i 3γγ=K (4-7)
说明：
✧ (4-7)式中：γ表示模型的动载“荷重比”，γ＝动载集中力加载值/模型重
量。

✧ γi 为参赛选手的动载荷重比；γmax 为所有决赛选手中的最大动载荷重比。

（5）综合（4-2）式～（4-7）式，决赛加载成绩可以表达为：
)4.05.0K1.10(60max
max γγ
ββi i i ⨯+⨯
+⨯⨯=决赛加载成绩 (4-8) 5. 评分规则
总分为100分，包括结构造型与体系、理论分析、模型制作、叙述答辩和加载试验5
个方面。

5.1 结构造型与体系（15分）
按模型结构的构思、造型和结构体系的合理性、实用性和创新性评分。

5.2 理论分析（10分）
按设计说明书、方案图和计算书内容的完整性、正确性评分。

5.3 模型制作（10分）
按模型制作工艺情况评分。

5.4 叙述答辩（5分）
按现场叙述和答辩情况，由评委当场给分。

5.5 加载试验（60分）
加载试验评分参见第4.2.3条。

加载过程中，如果出现下列任一情况，将视为加载失败，退出加载试验：
（1）模型跨中的挠度测定工况下的最大竖向位移越过规定的限值（30 mm ）。

（2）因模型主要构件出现失稳，或连接破坏，或结构破坏不能继续加载。

6. 其它
（1）评分分项中第5.1条～5.3条内容均在加载前评毕。

模型尺寸及材料使用不符
合设计制作要求的，或参赛过程中有其他违规现象的将直接淘汰，不进入加载试验阶段。

（2）竞赛规则的解释权归竞赛组委会。

（3）模型加载支架参见附图示意。

说明：
（1）本图尺寸单位为mm；（2）跨径L1和L2，参赛者自定，但模型总长在1200mm 左右；（3）两端支座只提供竖向支撑，承受竖向压力和拉力荷载，但不提供水平力；（4）中间支座的位置可以挪动，高度H可以调节。

附图2 桥梁结构集中力和冲击荷载加载位置
说明：桥轴线到集中力和冲击荷载加载位置为50mm。