西南交通大学第十四届结构设计竞赛细则(桥梁承重组)

� �
K2=0
K2＝0
K3=0
K3=0
�
K1＝0 K2=0
由δ计算 K1 由 8kg 计算 K2
� � � �
动 载
K3=0
动 载
K3＝0
�
备注
（1）第一次加载全部成功后方可进入第二次加载流程。 （2）成绩评定系数的计算参见第 5.6 条。
4
表 2 决赛模型第二次加载及评定系数 加载 分步 工况 � � 2.1 集 中 力增载 加载说明 � 将各吊点的集中力荷载增加至 6kg。 g 和附加荷 单点集中力荷载由基准荷载 3k 3kg 载 3kg 构成。其中，基准荷载 3kg 砝码由 一根可自由变形的弹簧悬挂在吊点上，附 加荷载 3kg 砝码由一根铅发丝线悬挂在基 准荷载下方。 测定和校验内容 校验结构是否出现整 体、构件、局部破坏或 结构失稳。 出现上述情况者视为 该工况加载失败。 该步骤不进行位移校 验。 位 移 静 载 动 载 位 移 静 载 动 载 成绩评定系数 Ki 加载失败 位 移 静 载 动 载 位 移 静 载 动 载 加载通过
� � �
�
校验结构是否出现整 体、构件、局部破坏或 结构失稳。 出现上述情况者视为 该工况加载失败。 校验整个加载过程中 模型位移值是否超限。 竖 向 位 移 大 于 20mm 视为该工况加载失败。 校验结构是否出现整 体、构件、局部破坏或 结构失稳。 出现上述情况者视为 该工况加载失败。 该步骤不进行位移校 验。
其中，动载成绩系数 K3 取值为：通过动载加载工况者 K3=1，否则 K3=0。 （5）加载试验成绩即为位移成绩、静载成绩、动载成绩之和： 加载试验成绩=K1×20+K2×35+K3×5 （公式 6）
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表 1 决赛模型第一次加载及评定系数 加载 步骤 工况 � � 1.1 预载 � � 第一次 加载 （位移 测试荷 载工况） 1.2 移动荷载 � � � � � 两台电机分别牵引一辆移动小车， 由双 车道同时匀速相向移动，通过模型。 移动小车长约 10cm，小车重量 4 kg。 当小车行驶至各跨跨中时，须停止 5 秒，然后前进。 小车通过整个模型的时间限定在 1 分 钟之内。 选取整个加载过程中四个位移测点的 最大绝对值作为模型竖向位移δ （单位 mm） 。 撤除悬挂的集中荷载 加载说明 按要求摆放结构模型、 调试位移测试仪 器。 将集中力布置于三跨跨中吊点处， 具体 见示意图。 集中力大小为单点 1kg （用 1kg 的基准 砝码施加） 。 此步骤主要是起稳定模型的作用， 便于 位移数值测量，提高其精确度。 � 测定和校验内容 校验结构是否出现整 体、构件、局部破坏或 结构失稳。 出现上述情况者视为 该工况加载失败。 该 步骤不进行位移校 验 校验结构是否出现整 体、构件、局部破坏或 结构失稳。 出现上述情况者视为 该工况加载失败。 校 验整个加载过程中 模型位移值是否超限。 竖 向位移 大 于 20mm 视为该工况加载失败。 桥面板竖向位移大于 5mm 或破损视为加载 失败。 位 移 静 载 动 载 位 移 静 载 成绩评定系数 Ki 加载失败 K1＝0 位 移 静 载 动 载 位 移 静 载 加载通过 K1＝0
西南交通大学第十四届结构设计竞赛细则
（桥梁承重组） B组
西南交通大学 2014 土木科技月系列活动技术委员会 2014 年 3 月
1
一、赛题名称：三跨连续桥梁结构承重竞赛 二、竞赛模型：
竞赛模型为三跨连续桥梁结构模型，采用 PVC 塑料板制作，具体结构形式不限。模型包括 主跨和两个边跨，可做成等跨或不等跨。模型加载系统和测量系统由承办方提供，对于斜拉 桥提供边跨压重，对于悬索桥可提供锚碇支撑，对于拱桥提供推力支撑板，桥梁结构模型由 参赛选手制作（可不做桥墩） ，并安放于测试台上。
0
K3=1
备注
（1）第二次加载前不允许对模型的安装进行调整。 （2）成绩评定系数的计算参见第 5.6 条。
5
六、模型材料：
(1) 软质 PVC 塑料板：厚度 1.2mm，用于制作结构构件。 力学性能参考值：弹性模量 1.5-15MPa，抗拉强度 30MPa。 (2) AB 胶：用于模型结构构件之间的连接。 (3) 铅发丝线：用于模拟悬索桥的主缆和斜拉桥的拉索。 (4) 橡皮圈：为斜拉桥的拉索和悬索桥的主缆提供弹力。 (5) 白卡纸：仅用于模型桥面的制作。 (6) 制作工具：美工刀、钢尺、砂纸、锉刀、改锥、小型锯子。
K1 =
20 − δ ， 0 ≤ δ ≤ 20mm 20
（公式 2）
（3）静载成绩总分为 35 分，其计算方法如下： 静载成绩＝ K2×35 其中，静载系数 K2 按下式计算
（公式 3）
K2 =
βi β max
（公式 4）
，βi 表示第 i 个模型的静载 “荷重比 ” 上式中 上式中， 个模型的静载“ 荷重比” ，即静载集中力加载值与模型重量之 比；βmax 为所有进入决赛的作品中的最大静载荷重比。 （4）动载成绩总分为 5 分，其计算方法如下： 动载成绩=K3×5 （公式 5）
8.2 评分细则
A. 计算书及设计图 (1) 计算内容的完整性 (2) 图文表达的清晰性、规范性 (共 10 分) (共 5 分)
注：计算书要求包含：结构选型、结构建模及主要计算参数、受荷分析、节点构造、 模型加工图。 B. 结构选型与制作质量 (1) 结构合理性与创新性 (2) 模型制作的精致性和美观性 (共 6 分) (共 8 分)
三、模型要求：
3.3.1 制作材料 组委会将统一提供 PVC 塑料板（1.2mm 厚） 、铅发丝线、橡皮圈、白卡纸和 AB 胶三 种材料，各参赛队设计、制作模型仅限于使用以上材料，且允许对所给材料进行适当 加工、组合。需要注明的是，白卡纸只能用作模型的桥面，若是用作模型的其他构件， 则取消比赛资格。 3.3.2 模型重量 结构模型的总重量不超过 2000 克，超过者不能参加比赛。 3.3.3 模型尺寸 桥梁的类型不限，但必须保持主梁和桥面为连续梁，模型的纵桥向长度要求在区间 （1770，1790）mm 范围内，横桥向宽度要求在（200，250）mm 范围内，模型具体 长度尺寸拟定请参考实验平台示意图。桥面纵坡控制在 1.5%~3.0%（否则无法牵引小 车，无法完成加载，等同于失去比赛资格） ，并保持桥面连续。不符合要求的模型直 接取消比赛资格。 3.3.4 模型桥面 （1）桥梁的桥面铺设材料为 PVC 板。 （2）模型需设置相应平整的桥面构造，直接能够用于移动小车加载。 （3）模型桥面以上须保证不小于宽 200×高 150mm 的桥面通行净空，以用于移动小车 加载。 3.3.5 请参赛者认真解读实验平台附图，仔细考虑支座情况（图 1） 。整个结构模型要求为三 跨结构，实验平台共设置 4 个支座，位于一条直线上，两端支座水平中间间距为 1770mm。2 个中间支座均可为模型提供竖向约束，但不提供水平约束和转动约束； 模 型可以利用边支座的特点提供水平和竖向约束，但不提供转动约束。两端支座高度和 距离固定，中间支座可根据需要调整竖直及水平位置。 3.3.6 模型必须按要求的尺寸和位置、在结构模型桥面系平面内、提供悬挂集中荷载的吊点 和进行位移测试的测点。悬挂吊点必须位于各跨跨中、结构模型中轴线上，且吊点需 用足够承重的铅发丝线成吊环，以便于悬挂砝码（为保证跨中悬挂吊点设置，建议在 各跨桥面跨中设置横向杆件） ； 每跨须布置两个位移测点， 二者中心须关于桥轴线左右 对称， 且二者距离不小于 200mm （图 2） 。 需要注意的是， 吊环和桥面距离不小于 20cm， 以便挠度测试仪能够准确测出桥梁挠度数据。 3.3.7 进入决赛的作品，必须提供详细的设计计算书。 3.3.8 模型设计亦可选取不等跨、不对称的造型和结构方案。为确保公平，比赛时所有模型 的加载都需按最不利的情况进行。例如：对于不等跨模型，移动小车必须从小跨行驶 至大跨；对于结构不对称模型，移动小车必须从结构刚度较小跨行驶至结构刚度较大
6
（3）结构选用斜拉桥、悬索桥和拱桥或组合体系 C. 现场表现 (1) 现场陈述 (2) 现场答辩 D. 加载表现评分
(计 6 分)
(共 3 分) (共 2 分)
（1）加载试验成绩总分 60 分， 其中位移成绩 20 分、静载成绩 35 分、动载成绩 5 分。 （2）位移成绩总分 20 分，其计算方法如下： 位移成绩=K1×20 其中，位移成绩系数 K1 按下式计算 （公式 1）
K1
K1
� �
由 8kg 计算 K2 K3=0 K1 由 8kg 计算 K2
由 8kg 计算 K2 K3=0 K1 由 14kg 计算 K2
� 第wenku.baidu.com次 加载 （承载 2.2 移 动 能力荷 荷载 载工况） � 用两辆相同的移动小车串连后形成总重 为 8kg 的一个车辆组，由选手从一个车道 牵引匀速行驶至刚度较弱跨的跨中，停止 前进。 具体车道及刚度较弱跨的选择由现场评 委根据模型加载情况指定。
七、模型现场安装、加载及测试步骤：
7.1 赛前准备:检查模型是否满足赛题要求；安装满足要求的模型 7.2 加载及测试步骤：详见表 1 和表 2
八、评分标准：
8.1 总分构成
结构评分按总分 100 分计算，其中包括： (1) 计算书及设计图 15% (2) 结构选型与制作质量 20% (3) 现场表现 5% (4) 加载表现评分 60% （共 15 分） （共 20 分） （共 5 分） （共 60 分）
K3=0
K3=0
� � 2.3 振动 加载 �
保持 2.2 荷载工况。 剪断移动小车所在跨跨中的附加荷载 3kg 砝码的连接铅发丝线。 任模型及其上所有荷载自行振动 10 秒后， 参赛选手自行稳定振动弹簧，评委进行结 构承载力校验。
�
位 移 静 载 动 载
K1 K2
位 移 静 载 动 载
K1 K2
� �
2
跨，且在最不利位置进行动载试验。具体加载方案由现场评委确定。
四、加载设备介绍：
见后图 1 和图 2 所示。
五、 加载与测量：
5.1 预赛 5.1.1 预赛时首先须校验各参赛作品制作（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。 5.1.2 预赛时须测定参赛作品总重量 G（单位：g） ，并校验 G 数值是否满足竞赛规定的限制 要求（不超过 2000g） 。 5.1.3 对于满足重量要求和制作要求的结构，方可进行移动荷载加载试验及位移测试。 5.1.4 移动荷载加载前，须在每跨集中加载点各悬挂 1kg 的砝码作为预载，并以此作为位移 测试的变形基准点。 5.1.5 预赛时的移动小车荷载加载方式为：两辆自重各为 4kg 的移动小车，分别从模型两端 牵引相向而行，匀速通过整个模型。 5.1.6 移动小车通过整个模型的时间约为 30 秒，由电机自动牵引。 5.1.7 小车移动过程中由工作人员操作仪器自动采集模型四个位移测点的位移值（以预载位 移为基准、因移动荷载而引起的位移增量） 。 5.1.8 发生以下情形之一者，即视为加载失败： （1）模型在移动荷载加载过程中发生破坏 （2）位移值的最大绝对值超过 20mm 5.1.9 计算各模型的预赛荷重比 P/G，其中 P 取为 10kg。 5.1.10 对加载成功的作品按预赛荷重比大小进行排名，取前 50 名作品直接进入决赛。 5.2 决赛 5.2.1 加载方案 进入决赛的模型加载方案分为两个步骤进行。 第一步为位移测试荷载工况， 第二步为承载能 力荷载工况。参赛作品须按表 1、表 2 所示的加载顺序进行试验，每通过一个工况的 测定和校验后方可进行下一工况的加载试验。 各加载步骤和荷载工况的内容及成绩评定方法详见表 1 和表 2 说明。 5.2.2 位移测定 位移测定在第一步的荷载工况下进行，按表 1 说明进行测定。所测位移数值为：在预载变形 的基准上，由移动小车加载所引起的结构竖向挠曲。位移校验时其最大绝对值大于 20mm 者即视为加载失败。 5.2.3 加载试验失败判定 在决赛整个加载过程中，发生以下情形之一者，将视为加载失败，退出加载试验： （1）模型主要构件出现明显失稳或连接破坏 （2）模型局部构造发生破坏且影响加载过程顺利进行（桥面破坏或塌陷超过 5mm） （3）模型结构发生破坏而不能继续承担荷载 （4）位移测点在进行位移测定的工况下的最大竖向位移超过规定限值（20mm） （5）详细内容见表 2