大坝设计计算书

大坝结构模型设计计算书

组员：

第一节结构选型 (1)

设计说明 (1)

结构选型 (1)

减小结构位移方式 (1)

结构特色 (1)

第二节计算简图 (2)

平面布置 (2)

计算简图 (3)

第三节荷载分析 (3)

体积确定 (4)

高度确定 (4)

荷载确定 (4)

计算理论 (4)

荷载分配 (5)

第四节几何信息 (5)

节点属性信息 (5)

被引用截面信息 (5)

被引用材料信息 (5)

单元属性信息 (5)

第五节荷载信息 (5)

荷载类型及类型号： (6)

第六节内力 (6)

永久荷载单元内力： (6)

第七节位移、变形 (7)

永久荷载节点位移： (7)

第八节验算结果 (8)

单元验算结果： (8)

第一节结构选型

设计说明

本届结构设计以支挡结构为工程背景，利用提供的6张不同厚度的竹皮、502胶水制作模型。释放加载容器中的钢珠冲击模型进行加载。竞赛的目的是通过合理的结构设计，实现较大的强度、刚度和稳定性以承受侧向冲击力，同时要使结构质量尽可能小。

结构选型

结合本次大赛加载方式（释放小球冲击面板），本小组决定采用面“板+支撑”的结构形式。小球冲击形成的荷载作用于面板，再由支撑传递给支座。为了减小面板的挠度，我们在板后加了杆件将其“分解”为12块小板。作用于结构的荷载均垂直于面板，但为了保证结构的稳定性和整体性，仍在板后斜撑间增设横向支撑。

减小结构位移方式

在小球荷载作用下，双向板将产生较大位移，因此在后方加设纵横交错的杆以减小板最大位移。另一方面，我们通过在板后中部两个竖杆外部增贴竹皮的方式，增大杆件刚度，以达到减小挠度的目的。板的下部所受荷载较大，因此我们在其受拉一侧外表面增贴了竹皮。除了以上列举的设计优化措施外，我们还通过改进构件制作工艺，控制裁条、拼接等工序的质量来力保杆件截面为正方形，避免不规则截面造成实际截面刚度小于设计刚度。

结构特色

1.结构形式简洁美观：采用三角形并排支撑，杆件截面均为正方形箱形截面，支撑稳固。

2.传力方式简洁明确，避免复杂节点的处理：横杆通过强力胶与竖直杆连成网格整体再与面板相连，承受钢珠传递的荷载，其中，面板按照双向板进行计算。网格所受力再通过斜撑传给地面支座。

1

2 第二节计算简图

1.平面布置

面板网格

侧面支撑

2、计算简图

第三节荷载分析

体积确定

钢珠密度：7850 kg／m3

堆积空隙率：k=0.64

钢球体积：1.02*107mm2

计算堆积空隙率：1.63*107mm2

高度确定

由底面积公式及α取值公式可得h=353mm

荷载确定

从h=350mm处开始取，用水压力理论

Γh=27.5kN/m2

计算理论

采用双向板理论：三角形荷载转化为均分荷载计算。

荷载分配

如图

由内叠加原理杆件编号q(kN/m)

AB, BC, CD 0.3

AE, DH 0.2

BF, CG, EI, HL 0.4

IJ, GK 0.8

EF, FG, GH 0.7

IM, LP, MN, OP, NO 0.6

IJ, JK, KL 1.0

TN, KO 1.2

第四节几何信息

节点属性信息

节点编号x坐标(m) y坐标(m) z坐标(m) 节点编号x坐标(m) y坐标(m) z坐标(m)

1 -0.05 -0.00 0.20

2 -0.05 0.22 0.00

3 0.05 -0.00 0.20

4 0.0

5 0.22 0.00 5 -0.15 -0.00 0.35

6 -0.15 0.22 0.00

7 -0.05 -0.00 0.35

8 0.05 -0.00 0.35

9 0.15 -0.00 0.35 10 0.15 0.22 0.00

3

11 0.15 -0.00 0.20 12 -0.15 -0.00 0.20

13 -0.05 -0.00 0.10 14 -0.05 0.00 0.00

15 0.05 -0.00 0.10 16 0.05 -0.00 0.00

17 -0.15 -0.00 0.10 18 -0.15 0.00 0.00

19 0.15 -0.00 0.00 20 0.15 -0.00 0.10

21 0.15 0.10 0.00 22 0.05 0.10 0.00

23 -0.05 0.10 0.00 24 -0.15 0.10 0.00

被引用截面信息

编号截面号规格面积(cm2) ir2(cm) ir3(cm) I2(cm4) I3(cm4) 1 1 8.0×8.0(0.0)×0.5×0.5 0.15 0.31 0.31 0.01 0.01 被引用材料信息

编号材料号标号D(t/m3) E(MPa) 泊松比线膨胀系数fy(N/mm2) f(N/mm2) fv(N/mm2)

1 10C,307,B40 1.00 6,000.00 0.30 1.20/100000 5.00 30.00 10.00

单元属性信息

单元编号i端节点号j端节点号单元长度(m) 材料截面绕2轴计算长度系数绕3轴计算长度系数

1 1

2 0.30 1 2 1.00 1.00

2 3 4 0.30 1 2 1.00 1.00

3 5 6 0.41 1 2 1.00 1.

4 7 2 0.41 1 2 1.00 1.00

5 8 4 0.41 1 2 1.00 1.00

6 9 10 0.41 1 2 1.00 1.00

7 12 1 0.10 1 1 1.00 1.00

8 1 3 0.10 1 1 1.00 1.00

9 3 11 0.10 1 1 1.00 1.00

10 14 13 0.10 1 3 1.00 1.00

11 13 1 0.10 1 3 1.00 1.00

12 1 7 0.15 1 3 1.00 1.00

13 16 15 0.10 1 3 1.00 1.00

14 15 3 0.10 1 3 1.00 1.00

15 3 8 0.15 1 3 1.00 1.00

16 18 17 0.10 1 2 1.00 1.00

17 17 12 0.10 1 2 1.00 1.00

18 12 5 0.15 1 2 1.00 1.00

19 5 7 0.10 1 1 1.00 1.00

20 7 8 0.10 1 1 1.00 1.00

21 8 9 0.10 1 1 1.00 1.00

22 19 20 0.10 1 2 1.00 1.00

23 20 11 0.10 1 2 1.00 1.00

24 11 9 0.15 1 2 1.00 1.00

25 17 13 0.10 1 1 1.00 1.00

26 13 15 0.10 1 1 1.00 1.00

27 15 20 0.10 1 1 1.00 1.00

29 18 14 0.10 1 1 1.00 1.00

30 14 16 0.10 1 1 1.00 1.00

4