桥梁结构设计与模型加载
结构设计大赛之桥梁模型设计
结构设计大赛之桥梁模型设计桥梁模型设计是结构设计大赛中非常有趣和具有挑战性的一个项目。
设计一座优秀的桥梁模型不仅需要具备强大的结构稳定性和承载能力，还需要美观、简洁、创新，并符合实际工程的要求。
首先，在进行桥梁模型设计之前，我们需要对桥梁的类型和功能有一个清晰的了解。
根据桥梁的跨度，可以分为梁桥、拱桥和吊桥等不同类型。
根据桥梁的功能，可以分为公路桥、铁路桥、人行桥等。
我们需要选择一个适合设计目的的桥梁类型和功能，确定所设计的桥梁模型的基本参数。
在桥梁模型的结构设计中，首要考虑的是桥梁的稳定性和承载能力。
需要确定桥梁的跨度、桥面宽度、桥塔高度等参数，并根据实际工程的要求进行合理的比例缩放。
桥梁的结构可以采用多种形式，如梁式结构、拱形结构、悬索结构等，我们需要根据桥梁的类型和功能选择适合的结构形式。
在桥梁模型设计中，美观和简洁也是非常重要的考虑因素。
桥梁通常是一座城市的重要景观之一，我们需要设计一座外观美观、线条简洁、造型独特的桥梁模型。
可以选择合适的材料，如木材、塑料或金属，来构建桥面和桥塔等部分。
可以运用一些创新的设计手法，如彩色照明、图案装饰等，来增加桥梁模型的艺术性和吸引力。
此外，还需要考虑桥梁模型的实际工程要求。
桥梁需要能够承受预定的荷载，如车辆、人流等。
因此，我们需要进行力学计算和结构分析，确定桥梁的承载能力是否满足设计要求。
同时，还需要考虑桥梁的耐久性和紧固件的可靠性，确保桥梁模型能够长时间使用并保持良好的状态。
最后，在桥梁模型设计中，团队合作和创新思维也是非常重要的。
设计一座优秀的桥梁模型需要多学科的知识和多个专业的技能，例如结构力学、材料科学、艺术设计等。
团队成员之间需要密切合作，共同思考和解决问题，进行反复的试验和改进，以达到最佳设计效果。
总结起来，设计一座优秀的桥梁模型需要综合考虑结构稳定性、承载能力、美观性、简洁性和实际工程要求等多个方面的因素。
只有在这些因素的协调统一下，才能设计出一个符合要求的、创新的桥梁模型。
大学生桥梁设计方案_大学生桥梁设计方案范文
作为一个土木学子，我们的目标是成为一名优秀的土木工程师，因此我们想通过参加这样的一次结构设计大赛，提前感受下“工程师”的滋味。
我们设计并制作了这座模型桥。
这座桥，我们采用了悬索与斜拉结合的方式固定，使桥身更具有力度感。
桥梁设计的基本要求有安全可靠，适用耐久，经济合理，美观。
桥梁设计的基本原则桥梁是铁路、公路或城市道路的重要组成部分，特别是大、中桥梁的建设对当地政治、经济、国防等都具有重要意义。
因此，公路桥梁应根据所在公路的作用、性质和将来发展的需要，除应符合技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的要求外，还应按照美观和有利环保的原则进行设计，并考虑因地制宜、就地取材、便于施工和养护等因素。
1．安全可靠所设计的桥梁结构在强度、稳定和耐久性方面应有足够的安全储备。
防撞栏杆应具有足够的高度和强度，人与车流之间应设防护栏，防止车辆撞人人行道或撞坏栏杆而落到桥下。
对于交通繁忙的桥梁，应设计好照明设施，并有明确的交通标志，两端引桥坡度不宜太陡，以避免发生车辆碰撞等引起的车祸。
对于河床易变迁的河道，应设计好导流设施，防止桥梁基础底部被过度冲刷；对于通行大吨位船舶的河道，除按规定加大桥孔跨径外，必要时设置防撞构筑物等。
对修建在地震区的桥梁，应按抗震要求采取防震措施；对于大跨柔性桥梁，尚应考虑风振效应。
2．适用耐久桥面宽度能满足当前以及今后规划年限内的交通流量。
桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大的变形和过宽的裂缝。
桥跨结构的下方要有利于泄洪、通航或车辆和行人的通行。
桥梁的两端要便于车辆的进入和疏散，而不致产生交通堵塞现象等。
考虑综合利用，方便各种管线的搭载。
3．经济合理桥梁设计应遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原则。
经济的桥型应该是造价和养护费用综合最省的桥型。
设计中应充分考虑维修的方便和维修费用少，维修时尽可能不中断交通，或使中断交通的时间最短。
所选择的桥位应是地质、水文条件好，并使桥梁长度较短。
桥梁应考虑建在能缩短河道两岸运距的位置，以促进该地区的经济发展，产生最大的效益。
使用midas_Civil进行桥梁静载试验模拟(以Civil_V2006为例)
桥梁静载试验
桥梁结构静载试验是对新建桥梁和旧桥进行荷载试验，测得结构的应变，计算应力，从而判断结构的安全性。
而静载试验的数值模拟一方面是为了得到最不利荷载的加载位置，另一方面是将数值计算的结果与现场试验的结果作比较，为工程人员判断结构的安全性提供参考。
下面来介绍使用Midas/Civil进行桥梁静载试验的方法，其具体步骤如下。
1、建立结构模型
2、移动荷载加载
3、等效荷载加载
4、查看分析结果
建立结构模型
例题为一32m跨的简支梁桥，截面由6片T梁组成，桥宽9m。
根据结构的几何特性建立梁格模型，每片T用一纵向构件模拟，有横梁或横隔板的地方用横向构件模拟，上面加虚板单元（有刚度，无质量）。
移动荷载加载
将移动荷载按车道荷载加载，加载两车道，得到边梁跨中最大弯矩值1257.58KN*m。
等效荷载加载
然后调整试验车辆的加载位置，当边梁跨中的最大弯矩等效时，确定该车辆的加载位置为试验加载位置。
进行静载试验时运用“静力荷载类型>定义平面荷载类型”定义一组荷载，
然后通过“分配平面荷载”加载到结构上。
这样，可以对梁格模型实现在没有梁单元、没有节点的地方施加集中荷载（线荷载、面荷载）。
将试验车辆按以上位置加载，边梁跨中弯矩1168.51KN*m，视为等效。
此时加载的车辆为两辆35t的车，轴重依次为7t，14t，14t，14t，14t，7t，轴间距依次为3.25m，1.35m，3.5m，1.35m，3.25m。
桥梁结构的欣赏与模型设计
桥梁结构的欣赏与模型设计桥梁结构是人类工程历史上的重要成就之一，它不仅能够连接两地，还能够挑战重力，承受巨大的载荷，是工程学中的重要领域。
欣赏桥梁结构可以从多个角度进行，如其美学价值、工程技术价值以及文化历史价值等。
而设计桥梁模型则是理解桥梁结构的一种方法，通过制作和展示桥梁模型，我们可以更加深入地了解桥梁的结构原理和设计理念。
从美学价值的角度来欣赏桥梁结构，桥梁的设计和建造往往体现了人类的智慧和创造力。
不同形式的桥梁，如拱桥、悬索桥、斜拉桥等，都能以独特的美感展现在我们面前。
比如中国的古代石拱桥，以其雄浑大气的形象和精湛的工艺，展示了中国古代工程学的杰作。
而现代的斜拉桥和悬索桥，则以其流线型的设计和独特的结构，成为现代城市的地标建筑，同时也是美学艺术的体现。
从工程技术价值的角度来欣赏桥梁结构，桥梁往往要经受巨大的载荷和挑战，因此其设计和建造涉及到多学科的知识和技术。
桥梁工程师必须考虑到地理环境、交通需求、材料特性等多个因素，才能设计出合理而安全的桥梁。
为了充分发挥桥梁的荷载能力，工程师会利用各种形式的桥梁结构，如钢结构、混凝土结构、复合结构等。
通过合理的结构设计和工艺技术，桥梁能够有效地传输载荷，并保持稳定和安全，这是工程技术的重要成果。
从文化历史价值的角度来欣赏桥梁结构，桥梁不仅是一种工程实物，还承载着城市和民族的历史记忆。
许多桥梁都具有历史意义和独特的文化价值，比如威尼斯的里亚尔托桥、巴黎的亚历山大三世桥等。
这些桥梁见证了城市的发展和变迁，是城市文化和历史的象征。
同时，桥梁也是交流和连接的象征，它们连接了不同地区和不同文化，促进了人类的交流和发展。
设计桥梁模型是一种了解桥梁结构的方法，通过制作和展示桥梁模型，我们可以更加深入地理解桥梁的结构原理和设计思想。
制作桥梁模型需要考虑到多个因素，如材料的选择、结构的稳定性、桥梁荷载等。
通过亲自动手制作桥梁模型，我们能够更好地理解桥梁的结构和性能，进一步研究和探索桥梁的设计和施工。
桥梁结构模型与实验报告
桥梁结构模型与实验报告桥梁一直被视为城市建设中不可或缺的重要组成部分。
它们连接着人们的居住区与商业中心，为交通提供便利。
而在桥梁工程中，合理的结构模型是确保其安全性与可持续发展的基石。
在本文中，我们将介绍桥梁结构模型的设计原则和实验报告的重要性。
首先，一个优秀的桥梁结构模型应该具备强大的承载能力。
桥梁承受着车辆和行人的重量，因此结构模型的设计需考虑到这些载荷。
传统的桥梁结构大多采用钢筋混凝土或钢结构。
而在当前环保意识加强的背景下，越来越多的桥梁开始采用新型材料，如纳米材料和复合材料。
这些材料可以提供更高的强度和更轻的重量，从而减少了对自然资源的依赖，同时也提高了桥梁的可持续性。
其次，桥梁结构模型还应考虑到地质和环境因素。
地质条件对桥梁的稳定性有着重要影响。
在设计模型时，工程师需要对地质构造和地下水位进行详细研究，以确保模型的可靠性和承载能力。
此外，气候条件也是桥梁模型设计的关键因素。
例如，寒冷的气候会导致桥梁表面结冰，从而影响行车安全。
因此，在设计模型时，需要考虑保温和防冰措施，以保障桥梁的正常使用。
除了设计模型，实验报告对于桥梁结构的安全性评估至关重要。
实验报告是通过在实验室或现场对设计模型进行物理测试来获得的。
实验数据可以提供有关模型承载能力、变形行为和破坏模式的信息。
这些数据有助于工程师进行桥梁设计的改进，从而提高其安全性。
同时，实验报告还可以作为工程监管部门审核和批准桥梁工程的依据，确保桥梁的设计符合规范和标准。
近年来，随着科技的发展，数字模拟技术也在桥梁结构领域得到广泛应用。
数字模拟技术可以通过计算机模拟桥梁结构在各种加载条件下的响应，更准确地评估其安全性和稳定性。
这种方法不仅可以大大提高效率，减少成本，还可以更好地解决实际工程中的一些难题。
然而，数字模拟技术仍然需要通过实验数据进行验证，以确保其可靠性和准确性。
综上所述，桥梁结构模型的设计和实验报告对于保证桥梁的安全性和可持续发展至关重要。
搭桥设计实验报告
一、实验目的1. 了解桥梁结构的基本原理和设计方法。
2. 培养学生的创新思维和动手能力。
3. 掌握实验仪器的使用方法。
4. 提高学生的实验报告撰写能力。
二、实验原理桥梁是连接两岸的重要交通设施，其设计必须满足强度、稳定性、耐久性和美观性等要求。
本实验通过搭建简易桥梁模型，研究桥梁结构的设计原理和影响因素。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：木材、铁丝、胶带、螺丝、剪刀、尺子等。
2. 实验仪器：搭桥实验平台、测力计、计时器等。
四、实验步骤1. 设计桥梁结构：根据实验要求，设计桥梁的结构形式、尺寸和材料。
要求桥梁在满足强度、稳定性、耐久性和美观性等要求的前提下，尽可能轻便、经济。
2. 搭建桥梁模型：按照设计图纸，将木材、铁丝等材料组装成桥梁模型。
注意保持结构的稳定性和美观性。
3. 搭桥实验：将搭建好的桥梁模型放置在搭桥实验平台上，进行加载实验。
实验过程中，记录桥梁的变形、破坏情况以及荷载与变形之间的关系。
4. 数据分析：根据实验数据，分析桥梁结构的强度、稳定性、耐久性等性能，评估桥梁设计的合理性。
5. 实验报告撰写：整理实验过程和结果，撰写实验报告。
五、实验结果与分析1. 桥梁结构设计：本实验设计的桥梁结构为简支梁桥，由两根主梁和若干根横梁组成。
主梁采用木材，横梁采用铁丝。
桥梁长度为2米，宽度为0.5米。
2. 搭建桥梁模型：按照设计图纸，成功搭建了桥梁模型。
实验过程中，注意了结构的稳定性和美观性。
3. 搭桥实验：在实验过程中，对桥梁进行了不同等级的加载。
实验数据如下：（1）荷载等级1：5kg，桥梁变形量为1.5cm。
（2）荷载等级2：10kg，桥梁变形量为2.5cm。
（3）荷载等级3：15kg，桥梁变形量为3.5cm。
（4）荷载等级4：20kg，桥梁变形量为4.5cm。
（5）荷载等级5：25kg，桥梁破坏。
4. 数据分析：根据实验数据，分析桥梁结构的强度、稳定性、耐久性等性能。
（1）强度：桥梁在荷载等级1至4时，均未发生破坏，说明桥梁具有一定的强度。
第十届结构设计竞赛细则（桥梁承重组）
第⼗届结构设计竞赛细则（桥梁承重组）“交⼤⼟⽊设计公司杯”西南交通⼤学第⼗届⼤学⽣结构设计竞赛细则（桥梁承重组）1.竞赛题⽬两跨连续桥梁结构模型设计与制作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、模型加载试验。
3.竞赛要求3.1报名参赛3.1.1 参赛者为全⽇制在校本科⽣。
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，则视为⾃动退赛。
3.2理论⽅案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纸单⾯打印，⼀式五份于规定时间内提交⾄竞赛组委会，逾期作⾃动弃权处理。
3.3设计制作3.3.1 制作材料组委会将统⼀提供桐⽊（薄板、细条）、铅发丝线和乳⽩胶三种材料，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。
3.3.2 模型重量结构模型的总重量不超过500克，超过者不能参加⽐赛。
3.3.3 模型尺⼨模型的纵桥向长度要求在区间（1150，1190）mm范围内，纵桥向宽度要求在（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。
模型最⾼点与最低点之间垂直距离不得超过400mm，桥⾯以下结构⾼度不得超过100mm；中⽀座上主体结构截⾯⾼度不低于30mm。
3.3.4 模型桥⾯（1）模型需设置相应桥⾯构造，⽤于移动⼩车加载。
桥梁模型设计说明书
桥梁模型设计说明书设计目的：本桥梁模型的设计目的是为了展示桥梁结构的原理和工作原理，帮助人们更好地理解桥梁的设计和建造过程，并且为桥梁工程相关人员提供一个实物参考。
设计原理：本桥梁模型采用悬索桥结构，由桥墩、悬索和桥面构成。
桥墩是用来支撑桥面和传递荷载力的关键元素；悬索起到支撑桥面的作用，使桥面能够悬浮在空中；桥面是供车辆和行人通行的平台。
设计材料：桥墩部分采用坚固的金属材料，悬索和桥面部分采用强度高、轻便的合金材料，以确保整个桥梁模型的稳定性和承载能力。
设计步骤：1.确定桥梁模型的比例尺。
根据实际需求和制作条件，确定合适的比例尺，一般建议选择1:50或1:100。
2.设计和制作桥墩。
根据实际桥梁的设计图纸，按照比例尺将桥墩进行设计和制作。
桥墩的高度和宽度应根据实际桥梁的尺寸进行调整。
3.设计和制作悬索。
根据实际桥梁的设计图纸，按照比例尺将悬索进行设计和制作。
悬索的长度和直径应根据实际桥梁的尺寸进行调整。
4.设计和制作桥面。
根据实际桥梁的设计图纸，按照比例尺将桥面进行设计和制作。
桥面的宽度和长度应根据实际桥梁的尺寸进行调整。
同时，需要注意桥面的平整度和承载能力。
5.装配和调整。
将桥墩、悬索和桥面进行合理的装配，并进行调整，确保整个桥梁模型的稳定性和外观效果。
6.检验和测试。
对桥梁模型进行检验和测试，检查桥墩、悬索和桥面的结构强度、平衡性和承载能力。
7.完成和展示。
将完成的桥梁模型制作精细化处理，并进行展示，以便人们更好地了解桥梁结构原理和工作原理。
总结：通过本桥梁模型的设计，可以更好地理解桥梁的结构和工作原理，同时也可以为桥梁工程的相关人员提供一个实物参考，使他们能够更好地进行桥梁的设计和建造工作。
此外，本桥梁模型的设计制作过程注重实用性和可靠性，确保了模型的稳定性和可持续使用性。
桥梁结构模型与实验报告(一)
桥梁结构模型与实验报告(一)桥梁结构模型与实验报告引言•桥梁结构在现代社会中起着重要的连接作用。
•为了确保桥梁的安全可靠性，工程师们需要进行结构模型和实验研究。
结构模型研究•结构模型的作用：–通过缩小比例，更加便捷地研究桥梁结构的力学性能。
–分析桥梁结构对不同荷载的响应情况。
•结构模型的制作：–选择合适的材料，如木材或塑料。
–使用CAD软件制作桥梁的几何模型。
–建立材料的力学性能模型。
•结构模型的测试：–将结构模型放置在合适的实验装置中。
–施加预定荷载，如静态荷载或动态荷载。
–记录桥梁结构在荷载下的变形和应力情况。
实验报告撰写•实验目的：–阐明研究桥梁结构的目的和意义。
–确定实验的具体目标。
•实验步骤：1.准备结构模型和实验装置。
2.测量结构模型的初始尺寸和材料参数。
3.施加荷载并记录数据。
4.分析数据，得出结论。
•实验结果：–展示实验数据的图表和曲线。
–用文字描述实验结果和观察到的现象。
–对实验数据进行分析和解释。
•结论和讨论：–总结实验结果，回答实验目标。
–讨论实验结果与预期的关系。
–探讨实验中的局限性和改进方法。
结束语•结构模型和实验报告是研究桥梁结构的重要工具。
•通过结构模型和实验，工程师们能够更好地了解桥梁结构的性能和安全性。
•期待未来的研究能够推动桥梁工程的发展和创新。
模型与实验结果的应用•通过模型和实验的研究，我们可以对桥梁结构的设计和施工提供可靠的依据。
•模型和实验结果可以用于验证设计理论和计算方法的准确性。
•模型和实验结果可以为桥梁结构的维护、修复和改造提供参考。
模型与实验的挑战•结构模型和实验需要考虑材料和尺寸的缩放比例，可能会引入缩放效应的误差。
•实验中可能存在测量误差和装置误差，需要进行有效的误差分析和修正。
•模型和实验结果的适用性需要经过多次验证和对比才能确认。
其他研究方法的补充•除了结构模型和实验，还可以使用计算力学方法进行桥梁结构的分析和优化设计。
•运用有限元分析和计算流体力学方法，对桥梁结构的强度、刚度和稳定性进行数值模拟。
桥梁预压方法
桥梁预压方法
桥梁预压是一种在桥梁施工前进行的压力试验，目的是为了评估桥梁结构的承载能力，确保施工安全。
以下是常见的桥梁预压方法：
1.实物预压：这种方法是在实际建造的桥梁上进行预压，通常使用与实际桥梁相同重量或接近重量的材料进行加载，以模拟实际使用时的荷载情况。
实物预压可以提供最准确的测试结果，但成本高、风险大，且会对已完成的桥梁结构造成一定程度的损坏。
2.模型预压:在模型上进行预压,通常使用比例缩小的模型进行加载。
这种方法可以在设计阶段对桥梁结构进行预压，以评估设计的可行性。
模型预压可以降低成本和风险，但测试结果的准确性不如实物预压。
3.数值模拟预压：通过计算机软件对桥梁结构进行数值模拟，进行预压。
这种方法可以在设计阶段预测桥梁结构的承载能力，评估设计的可靠性。
数值模拟预压可以快速、低成本地提供预测结果，但结果的准确性取决于建模的准确性和边界条件的设定。
无论采用哪种预压方法，都需要对加载的重量、位置、时间等进行严格的控制和监测，以确保测试结果的准确性和可靠性。
同时，在进行预压时，还需要考虑到施工安全和环境保护等因素。
桥梁实验实训报告
一、实验目的本次桥梁实验实训旨在通过对桥梁结构理论知识的实际操作，加深对桥梁结构设计、施工及维护等方面的理解，提高实践操作能力和团队协作能力。
二、实验时间2023年3月15日至2023年3月17日三、实验地点XX大学桥梁实验室四、实验内容1. 桥梁模型制作与加载实验（1）制作桥梁模型：根据设计图纸，采用木材、竹子等材料制作桥梁模型，确保模型结构符合设计要求。
（2）加载实验：在桥梁模型上施加不同等级的荷载，观察桥梁模型的变形和破坏情况，记录数据。
2. 桥梁结构受力分析实验（1）搭建桥梁模型：根据实际桥梁结构，搭建相应比例的桥梁模型。
（2）受力分析：在桥梁模型上施加不同等级的荷载，通过传感器等设备测量各部位的受力情况，分析桥梁结构的受力特性。
3. 桥梁施工工艺模拟实验（1）施工工艺模拟：模拟实际桥梁施工过程，包括桩基施工、承台施工、桥墩施工、桥面施工等环节。
（2）施工质量控制：在施工过程中，对各个施工环节进行质量控制，确保施工质量符合设计要求。
4. 桥梁养护与管理实验（1）桥梁养护：根据桥梁结构特点，制定相应的养护措施，如定期检查、加固、维修等。
（2）桥梁管理：建立桥梁管理系统，对桥梁的运行状态、维护情况等进行实时监控，确保桥梁安全、可靠。
五、实验结果与分析1. 桥梁模型制作与加载实验实验结果表明，在加载过程中，桥梁模型主要承受轴力和弯矩作用。
随着荷载等级的增加，桥梁模型的变形逐渐增大，当荷载达到一定值时，桥梁模型发生破坏。
通过实验，我们了解了桥梁结构的受力特性，为桥梁设计提供了依据。
2. 桥梁结构受力分析实验实验结果表明，桥梁结构在受力过程中，主要承受轴力、弯矩、剪力等作用。
通过受力分析，我们掌握了桥梁结构的受力特性，为桥梁设计提供了理论支持。
3. 桥梁施工工艺模拟实验实验结果表明，在实际施工过程中，应严格按照设计要求进行施工，确保施工质量。
同时，在施工过程中，应注意施工安全，避免发生事故。
4. 桥梁养护与管理实验实验结果表明，桥梁养护与管理对桥梁的使用寿命和安全性能具有重要意义。
桥梁结构分析的杆系有限元法及结构模型的建立2015
结构的离散化
确定了结构的全部 节点，也就确定了 结构的单元划分， 然后对结构进行单 元编号和节点编号， 通常单元编号用①， ②，……表示，节 点编号用1， 2，……表示，如图 所示。
6 67
5
4
3
5
4
1
2
1
2
3
单元杆端力与杆端位移的表示方法
• 平面桁架单元的局部坐标和整体坐标：
y
y
x
3
x2
2
y
1
结构分析的杆系有限元法
• 概述 • 有限单元法的概念及应用 • 结构的离散化 • 单元杆端力与杆端位移 • 逆步变换 • 单元刚度矩阵 • 总刚度矩阵 • 边界条件的后处理法 • 线性代数方程组的数值解法
结构分析的含义
• 结构分析的含义，不仅指在一定的已知条件下对结构的变 形和内力等进行计算，而且包括分析构件刚度变化对内力 变化的影响，对结构的几何组成进行分析，以及选择合理 的结构形式等等。
结构分析的有限元法
• 美国20世纪70年代推出的至今仍然是世界销售量最大的 NASTRAN(NAsa STRuctural Analysis，美国国家航空和 宇宙航行局结构分析程序系统)程序与当时西德推出的 ASKA(Automatic System for Kinematics Analysis，运动 分析的自动程序系统)齐名，同为当时最为著名和广泛应 用的程序，但几十年后的现在，ASKA已无法与 NASTRAN相比。原因是ASKA后来没有大规模的资金投 入，使程序不断得到滚动发展（维护）和组织推广、剌激 程序在竞争中不断改进各种功能。
向量
X
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F
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Fi e Fje
单跨简支桥梁结构模型设计竞赛
一．竞赛题目单跨简支桥梁结构模型设计竞赛。
二．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、模型加载试验。
三．竞赛要求1. 参赛要求(1) 参赛者为全日制在校本、专科生。
每个参赛队由2至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。
(2) 每个参赛队只能提交一份作品，并给作品命名。
(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。
2. 理论方案要求(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和主要构件详图；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。
(2) 理论方案封面必须注明作品名称、参赛队员姓名和专业；正文按设计说明书、方案图和计算书的顺序编排。
除封面外，其余页面均不得出现任何有关参赛队和个人姓名的信息，否则取消参赛资格。
(3) 理论方案要求用A4纸打印，一式两份于规定时间内交到竞赛组委会，逾期作自动放弃处理。
3. 设计制作要求(1) 模型制作材料模型制作材料为组委会统一提供的230克巴西白卡纸、铅发丝线（鞋底）和白胶。
不得使用组委会指定以外的其它任何材料，否则将直接取消其参赛资格。
(2) 模型尺寸要求模型的长度不得大于650mm，模型的外轮廓横向最大宽度不得大于150mm，模型桥面以上需留有宽110mm，高60mm的小车模型通过的空间。
支座以下的模型高度不得大于50mm。
桥面高差不得大于10 mm。
模型跨中需设置一挂钩以便加载，挂钩长度不得超过20mm。
可设置多个挂钩引出点，但挂钩引出点在在顺桥方向不得偏离跨中±10mm。
桥面要求满铺。
模型除与支座接触外，不能与加载装置的其它部位接触。
（3）支座条件加载装置设置两个支座，位于一条直线上，两支座的中心距为600mm。
桥梁模型试验
桥梁模型试验引言桥梁是连接两个地点之间的重要交通设施。
为了确保桥梁的安全性和可靠性，工程师和设计师在建造之前进行桥梁模型试验。
这些试验旨在模拟桥梁在真实环境中的受力情况，并评估其结构的强度和稳定性。
本文将介绍桥梁模型试验的重要性、试验过程以及结果的分析。
试验目的与重要性桥梁模型试验的主要目的是验证设计原理、评估结构可靠性以及指导工程建设。
通过模型试验，我们可以了解桥梁在不同荷载下的行为，确定其结构的稳定性和强度。
这些试验还可以发现设计中的漏洞和问题，为完善设计提供指导和建议。
试验过程1. 桥梁模型制作桥梁模型制作是模型试验的第一步。
通常，模型是按比例缩小的桥梁，采用各种材料如木材、金属和钢筋混凝土制成。
制作过程需要保证模型的准确性和可重复性，以便进行多次试验。
2. 荷载施加在模型试验中，不同的荷载将施加在桥梁模型上，以模拟真实桥梁的受力情况。
常见的荷载包括静态荷载、动态荷载和温度荷载。
荷载的选择需要根据实际应用场景进行，并且需要在试验过程中进行逐步增加以模拟桥梁的实际使用情况。
3. 结构观测与数据采集在试验过程中，需要对桥梁模型进行实时观测和数据采集。
常见的观测方法包括应变计测量、位移测量和振动测量等。
通过这些观测数据，可以分析桥梁在荷载作用下的变形、应力分布和动力响应等参数。
结果分析与应用试验完成后，需要对观测数据进行分析和处理。
通过对试验结果的分析，可以评估桥梁结构的可靠性和强度。
如果模型试验结果符合设计要求，则可以进行大型桥梁的建设。
如果存在问题或不足之处，可以通过进一步的改进和优化来提高桥梁的结构性能。
桥梁模型试验在工程领域中的应用非常广泛。
它不仅可以用于各种类型的桥梁设计，还可以用于新材料和新工艺的验证。
通过模型试验，我们可以更好地理解桥梁结构的行为，为实际工程建设提供可靠的依据。
结论桥梁模型试验是保证桥梁安全可靠性的重要手段之一。
通过模拟桥梁在真实环境下的受力情况，我们可以评估桥梁结构的强度和稳定性。
桥梁结构模型制作设计方案
桥梁结构模型制作设计方案一、桥梁模型制作的目标。
咱为啥要做这个桥梁结构模型呢？首先就是为了好玩儿呗，当然啦，也是为了学习一下桥梁的结构知识。
我们的目标就是做出一个既结实又好看的桥梁模型，就像那些真正的大桥一样，能稳稳地“站”在那儿，承受住各种“压力”。
二、桥梁类型的选择。
1. 经过深思熟虑（其实就是瞎琢磨了一会儿），我决定做一个梁桥模型。
为啥呢？因为梁桥相对简单一些，对于咱们这种新手来说比较好上手。
而且梁桥看起来简洁大方，就像一个低调的实力派。
2. 梁桥的结构特点就是主要靠梁来承受上面的重量，就像一个大力士扛着东西一样。
我们的模型也要把这个特点体现出来。
三、材料准备。
1. 主要材料。
木条：这可是咱桥梁的“骨架”。
就像人的骨头一样，得选那种直直的、结实的木条，最好是那种厚度和宽度都比较均匀的，这样做出来的桥才不会歪歪扭扭。
我打算去附近的手工店或者建材市场找找看。
胶水：这就是把木条粘在一起的“魔法胶水”啦。
不能用那种一粘就掉的劣质胶水，得选粘性强的木工胶。
这样才能保证咱们的桥梁结构稳稳当当的。
纸张：用来做一些装饰或者辅助结构。
比如可以把纸卷成小圆柱，放在桥梁的某些部位，增加它的稳定性。
就像给桥梁穿上了一层“防护服”。
2. 辅助材料。
剪刀：用来裁剪纸张和木条，这就不用多说了吧，一把锋利的剪刀可是必备工具。
尺子：没有尺子怎么能做出笔直的桥梁呢？它就像一个严格的监工，时刻提醒我们要保持尺寸的精准。
四、制作步骤。
1. 设计草图。
先在纸上画出桥梁的大致形状和尺寸。
这个草图不用画得太精美，只要能把自己的想法表达出来就行。
就像画画打草稿一样，大概画出梁桥的梁有多长、多宽，桥墩的位置和形状等等。
我打算把梁画成一个长方形的长条，桥墩呢，就画成简单的方形。
然后根据实际材料的尺寸对草图进行调整。
比如说，如果木条的长度有限，那就得把梁的长度适当缩短一点，可不能让材料不够用啊。
2. 制作桥墩。
按照草图上桥墩的尺寸，用木条搭建出桥墩的框架。
结构设计大赛桥梁模型
结构设计大赛桥梁模型一、引言随着科技的进步和人们对创新意识的培养，结构设计大赛越来越受到关注。
桥梁模型作为大赛中的重要类别，既能展示参赛者的创新能力，又能检验理论知识在实际应用中的合理性。
本文将从桥梁模型的结构设计、施工制作、试验评价等方面进行阐述，以期为参赛者提供一定的参考。
二、桥梁模型结构设计要点1.材料选择桥梁模型的材料选择至关重要，既要考虑材料的力学性能，又要兼顾轻便和经济性。
常用的材料有铝合金、碳纤维、玻璃钢等。
参赛者可根据自己的需求和实际情况选择合适的材料。
2.桥梁形态桥梁形态设计要符合力学原理，确保在受力过程中结构稳定。
常见的桥梁形态有梁桥、拱桥、悬索桥等。
参赛者可以根据自己的创意设计出独特的桥梁形态。
3.受力分析受力分析是桥梁结构设计的基础，主要包括垂直荷载、风荷载、地震荷载等。
参赛者需要根据不同的受力条件，对桥梁模型进行合理的结构布局和尺寸设计。
三、桥梁模型施工与制作1.制作流程桥梁模型的制作流程主要包括：准备材料、加工构件、组装焊接、表面处理等。
参赛者需要严格按照制作流程进行，确保桥梁模型的质量。
2.关键技术在制作过程中，关键技术主要包括：焊接工艺、材料成型、表面防腐等。
参赛者需要掌握这些关键技术，以提高桥梁模型的使用寿命。
3.质量控制质量控制是桥梁模型制作的关键环节，主要包括：尺寸检查、构件强度检验、整体稳定性评估等。
参赛者需要对制作过程中的质量进行严格把控。
四、桥梁模型试验与评价1.试验方法桥梁模型试验主要包括：加载试验、动力特性试验、抗风试验等。
参赛者需要根据试验要求，合理选择试验方法。
2.评价指标评价指标主要包括：承载能力、抗风性能、耐久性等。
参赛者需要根据评价指标，对桥梁模型进行综合评价。
3.结果分析试验结果分析主要包括：数据处理、图表制作、性能对比等。
参赛者需要对试验结果进行深入分析，找出模型的优点和不足。
五、案例分享在本节中，我们将分享一些往届结构设计大赛中桥梁模型的优秀案例，以供参赛者参考。
桥梁模型说明书
桥梁模型说明书一、设计说明书1、方案构思与结构选型根据竞赛规则要求，我们从模型设计的要求、模型制作材料的性能、加载形式和制作方便程度等方面出发，采用白卡纸、白乳胶和白棉线设计制作了桥梁模型。
为了达到轻简抗挠的效果，通过对稳定性的分析，我们采用了悬索与拱桥组合的结构。
简支梁是我们结构的核心部分，为了增加其的刚度和稳定性，在接点出增加了承台，两条梁用棉线绑扎固定。
2．模型规格：1、模型总跨度 1050mm，桥面宽 220mm，桥面高差>150mm。
2、桥梁模型设计为双跨不对称结构，左跨 300mm 右跨650mm，每个车道宽 100mm。
3. 受力构件设计a) 核心部分为支架简支梁。
桥面板和简支梁的组合，作为压弯系统，承担结构的整体受压、受弯； b) 简支梁之间用棉线绑扎为了增加简支梁的稳定性；c) 多层梁组合作为抗拉系统，承担桥梁变形由简支梁传递过来的的拉力。
4.设计过程：材料性能分析白卡纸： A0 图纸。
此模型设计的重点是抵抗均布载荷和动载过程对桥梁产生的屈曲、断裂、磨损以及弯曲等破坏。
所以考虑到白卡纸具有两考的抗拉性能，而且通过简易的构建制作，能够大大提高白卡纸的强度。
组合成一个具有良好结构体系的桥模型。
发挥纸所体现出的钢的特性。
乳白胶：粘结力强，满足结构受力特点，使纸间紧密结合。
缺点是湿度大，不易干燥，干燥后硬度强，但容易产生脆性破坏。
棉线：韧性较好，材质较轻，易于绑扎节点与乳白胶配合使用可以使结构更加牢固，还可以承受一定的拉力。
结构选型此模型设计的重点是抵抗静载加载砝码对桥梁产生的弯矩总和，利用好卡纸自身抗拉的力学特性。
再者组合梁结构综合应用了刚性构件抗弯刚度高的优点，结构可以做到结构自重相对较轻，体系的刚度和稳定性相对较大，因而可以承受较大的载荷。
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桥梁结构设计与模型加载
一、任务要求
1.要求3个人组队完成任务，考验团队配合能力。
2.用所发的给定数量的木条和502胶设计并制作一座桥梁模型，桥梁结构净跨度为500mm，
横向宽度不大于200mm，模型最下侧杆件不得低于加载台100mm；模型任何一端的支座范围不得超过100mm，并用502胶粘于底板上，底板通过夹具固定于加载台上，模型加载布置详见图1。
3.模型中的各根杆件采用502胶粘接，桥梁模型与底板的连接需沿底板长度方向的中心对称
布置，即模型两侧与底板两侧距离相等，误差不得超过10mm。
底板不得挖孔，但可采用木条在底板上粘接辅助构件，辅助构件计入模型总质量。
4.模型加载时，将会提供一个加载桶及两个挂钩，挂钩挂于桥梁跨中（桥梁跨度的正中间）杆
件上。
队员可选择单点悬挂挂钩或双点悬挂挂钩，挂钩与加载桶通过连接件进行连接（挂钩及加载桶重量约为400g，无法承受挂钩及加载桶重量的即视为零分）。
5.为防止挂钩在加载过程中发生滑动，队员需在跨中悬挂挂钩的构件上用木条粘接两个凸起
（尺寸无要求，但需保证挂钩在加载过程中不滑动），以形成悬挂挂钩的凹槽。
6.模型需为桥梁结构，若非桥梁结构则视为无效；队员在提交模型时需指出桥面位置（桥面宽
度应不小于100mm），无需在模型中制作桥面；桥梁模型跨中需预留好挂钩位置，若挂钩无法悬挂于桥梁跨中杆件上，则该模型视为无效。
挂钩尺寸详见图2。
7.加载环节采用砝码进行加载。
加载过程中，模型跨中挠度不得超过2cm，若超过2cm则加
载结束。
在桥梁挠度允许范围内，按照评分标准计算加载成绩，并对其进行排序，评比出获胜队伍。
桥梁结构
加载装置（桶）
图1 桥梁结构加载示意图
图2 挂钩尺寸
二、材料（现场领取）
1000mm ×6mm ×6mm 木条10根、1000mm ×6mm ×2mm 木条5根、1000mm ×2mm ×2mm 木条5根、400mm ×100mm ×6mm 底板2块、502胶2瓶、砂纸3张。
三、比赛
1. 4月10日公布赛题，4月28~29日领取材料，5月8~9日收取模型，5月11~12日正式比赛；
2. 严格控制模型尺寸满足赛题要求；
3. 模型制作过程中不提供试加载。
四、加载
1. 收取模型时对模型质量进行测量。
2. 提供一个加载桶及两根挂钩用于加载，将砝码放于加载桶内进行加载，无法承受加载装置重
量则为零分，挂钩无法成功挂于桥梁跨中构件亦视为零分。
3. 加载前准备工作及加载过程由队员独立进行，即砝码由队员自己放置，加载时间限制在10
分钟以内。
若时间达到10分钟，则此时结构的承载质量即视为模型最终承载质量。
4. 砝码每次只能放置若干块（规格：0.667kg/块），每次加载后静置30秒。
5. 加载共分5次进行，每次加载砝码质量由队员自行确定。
6. 加载过程中，若挂钩发生滑动，则当级加载无效，需重新进行当级加载。
7. 加载过程中，当模型跨中挠度超过2cm ，则认为模型失效，取上级加载时承载质量作为最终
模型可承载重量。
8. 加载质量达30kg 则停止加载，以防危险事故的发生。
9. 模型整体垮塌（不含局部变形）、加载节点断裂或加载桶掉落则视为加载失败，结构最终承
载质量取上一级加载时的承载质量。
五、评分标准
加载成绩由结构承载质量、模型质量共同确定，具体算法如下：
=结构承载质量结构比强结构模型质量 = 100 结构比强结构加载成绩最大结构比强
六、若比赛过程中发生任何有争议的事项，各队应服从组委会的安排，争议条款之解释权归竞赛组委会。
东南大学结构创新竞赛组委会
2019.03.18。