(共21张PPT)
桥梁模型制造
桥梁的基本组成
五大部分
上部结构:桥跨结构、支座系统
下部结构:桥墩、桥台、墩台基础
五小部分
桥面铺装、排水防水系统、栏杆、伸缩缝、灯光照明
桥跨结构
或称桥孔结构,是桥梁中跨越桥孔的、支座以上的承重结构部分。
按受力图示不同,分为梁式、拱式、刚架和悬索等基本体系,并由这些基本体系构成各种组合体系。它包含主要承重结构、纵横向联结系、拱上建筑、桥面构造和桥面铺装、排水防水系统,变形缝以及安全防护设施等部分。
支座系统
设置在桥梁上、下结构之间的传力和连接装置。
其作用是把上部结构的各种荷载传递到墩台上,并适应活载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素所产生的位移,使桥梁的实际受力情况符合结构计算图示。一般分为固定支座和活动支座。
桥墩、桥台
桥墩、桥台是在河中或岸上支承两侧桥跨上部结构的建筑物。
桥台设在两端,桥墩则在两桥台之间。而桥台除此之外,还要与路堤衔接,并防止其滑塌。为保护桥台和路堤填土,桥台两侧常做一些防护和导流工程。墩台基础保证桥梁墩台安全并将荷载传至地基的结构部分。
墩台基础
墩台基础保证桥梁墩台安全并将荷载传至地基的结构部分。
桥梁分类
梁式桥、拱式桥、刚架桥、斜拉桥、悬索桥五大类。
按结构体系分类
按跨越方式分类
固定式桥梁、开启桥、浮桥、漫水桥等。
梁式桥
主梁为主要承重构件,受力特点为主梁受弯。主要材料为钢筋混凝土、预应力混凝土,多用于中小跨径桥梁。
优点:采用钢筋砼建造的梁桥能就地取材、工业化施工、耐久性好、适应性强、整体性好且美观;这种桥型在设计理论及施工技术上都发展得比较成熟。
缺点:结构本身的自重大,约占全部设计荷载的30%至60%,且跨度越大其自重所占的比值更显著增大,大大限制了其跨越能力。
梁式桥
拱式桥
拱肋为主要承重构件,受力特点为拱肋承压、支承处有水平推力。主要材料是圬工、钢筋砼,适用范围视材料而定。跨径从几十米到三百多米都有,目前我国最大跨径钢筋砼拱桥为170米。
优点:跨越能力较大;与钢桥及钢筋砼梁桥相比,可以节省大量钢材和水泥;能耐久,且养护、维修费用少;外型美观;构造较简单,有利于广泛采用。
缺点:由于它是一种推力结构,对地基要求较高;对多孔连续拱桥,为防止一孔破坏而影响全桥,要采取特殊措施或设置单向推力墩以承受不平衡的推力,增加了工程造价;在平原区修拱桥,由于建筑高度较大,使两头的接线工程和桥面纵坡量增大,对行车极为不利。
拱式桥
刚架桥
是一种桥跨结构和墩台结构整体相连的桥梁,支柱与主梁共同受力,受力特点为支柱与主梁刚性连接,在主梁端部产生负弯矩,减少了跨中截面正弯矩,而支座不仅提供竖向力还承受弯矩。主要材料为钢筋砼,适宜于中小跨度,常用于需要较大的桥下净空和建筑高度受到限制的情况,如立交桥、高架桥等。
优点:外形尺寸小,桥下净空大,桥下视野开阔,混凝土用量少。
缺点:基础造价较高,钢筋的用量较大,且为超静定结构,会产生次内力。
刚架桥
斜拉桥
梁、索、塔为主要承重构件,利用索塔上伸出的若干斜拉索在梁跨内增加了弹性支承,减小了梁内弯矩而增大了跨径。受力特点为外荷载从梁传递到索,再到索塔。主要材料为预应力钢索、混凝土、钢材。适宜于中等或大型桥梁。
优点:梁体尺寸较小,使桥梁的跨越能力增大;受桥下净空和桥面标高的限制小;抗风稳定性优于悬索桥,且不需要集中锚锭构造;便于无支架施工。
缺点:由于是多次超静定结构,计算复杂;索与梁或塔的连接构造比较复杂;施工中高空作业较多,且技术要求严格。
斜拉桥
悬索桥
主缆为主要承重构件,受力特点为外荷载从梁经过系杆传递到主缆,再到两端锚锭。主要材料为预应力钢索、混凝土、钢材,适宜于大型及超大型桥梁。
优点:由于主缆采用高强钢材,受力均匀,具有很大的跨越能力。
缺点:整体钢度小,抗风稳定性不佳;需要极大的两端锚锭,费用高,难度大。
悬索桥
桥梁模型制作要求:
材料选用:
纸:A4纸、卡纸
木:一次性筷子
塑料:吸管之类
绳索:棉线、尼龙线、塑料绳
粘接:胶水(玻璃胶除外)、橡皮筋、绳线等
注:不准使用金属材料
桥梁自重量:不超过500克
跨度:至少40cm
书面报告:介绍桥梁模型的设计思路,结构,用料,制作过程,优缺点,预计承重等。
承重:25%
创意:25%
外形:25%
工艺:15%
书面报告:10%
承重或创意突出者可以加分,每项最多加10分,满分100分 。不写书面报告倒扣20分。不按前页要求制作最多只有60分。
评分标准
二、结构模型制作:
1. 材料要求:
限用由组委会统一发放的A0绘图纸、尼龙绳及乳胶,不得使用其他材料。组委会分发A0绘图纸张,尼龙绳若干,乳胶一瓶,若材料不够,可以向组委会购买。A0绘图纸面积为 1090mm * 790mm ,平均厚度为 mm 。
2. 设计要求:
模型桥梁有效总长度1000mm,制作误差不得超过5mm,可采用多种桥型,如桁架桥,斜拉桥等,一跨或多跨,要求最大跨长不小于600mm。若设置桥墩,桥墩基础底面距桥面竖直距离不大于200mm。 模型桥应包括桥梁(有必要可自行设计面板,组委会也提供面板)允许使用护栏、路沿等限位设置,模型须保证加载小车能直接负载正常通过。(台座及加载小车见附图)不清楚的可以向组委会咨询。
注意:如果使用尼龙绳,注意不得将绳用在桥墩底部承受拉力。
制作斜拉桥,尼龙绳的使用要符合斜拉桥的受力要求,最终由裁判确定是否为结构上的“斜拉桥”。(斜拉桥的相关知识会在赛前讲座中阐述,敬请关注)
关于仪器的补充: a 桥面边缘支座:可移动,移动范围距桥面为25~200mm。 b 小车尺寸:桥面以上能通过宽120mm 高290mm 的车辆模型,小车的两个轮
子中心之间的宽度是110mm,轮子宽度为12mm,前后轮之间的距离130mm。 c 作品不能整体喷漆、涂颜色等东西。
3.专业组计算书必须包含封面,封面需用打印并注明参赛组别、参赛人姓名、桥梁名称、计算书及其他详图可以打印也可以手写。
三、比赛加载办法:
1 :加载前先称作品自重,精确至0.1千克(电子秤由组委会提供)。
2 加载方式:
(1)复赛:模型应能使10kg的加载小车正常通过,并应可使小车在跨中(正中或评委指定的位置)静止停留不少于5秒钟(具体由组委会决定)。
(2) 按同等条件自然公平原则,模型应能承担一定程度现场条件实际偏差(如台面不平、加载偏心、自然风等随机条件),由每组自派一名成员按照现场设备条件自行加载。如果出现意外情况,可再加载一次。组委会现场人员只协助安装作品。
3、非专业组按成绩高低取前18组参加决赛。
4、专业组通过预赛即可参加决赛。
四、评分标准
1、非专业组评分标准:
(1)预赛:上交作品后,评委将对作品进行初次筛选,不符合模型制作要求的作品将失去参赛资格,落选原因评委将做说明
复赛:作品以承重比(10kg/桥重)由大到小排名,承重比大者胜出。
(2)决赛:加载20kg
2、专业组评分标准:
(1)预赛:通过15千克小车均可参加决赛。
(2)决赛:a) 计算书及构造详图(20%)
b) 承重比得分(60%),
该组得分=60 * 参赛中自重最轻组的重量 / 该组自重
c)桥名、现场答辩、模型的美观、构造的特点等(20%)
3、凡出现下列情况之一者,即属模型桥梁失效:
(1)模型无法按照现场条件正确安装就位;
(2)因模型的部件障碍或变形过大或模型发生破坏等原因,使得小车不能顺利到达彼岸,或者是虽然能够到达彼岸,但是桥梁发生重大变形的;
(3)评审委员会认为超出正常使用所允许情形的其他失效情况。
4、注意事项:
(1)加载台可提供两端竖向支持力。
(2)加载台支座处可提供单面水平推力,用以防止桥在加载过程中滑动。
(3)不得使用组委会发放材料以外的材料,不得改变材料性能,否则一律视为违规。
(4)现场加载时如模型支座需调平衡,可增加同样材料的垫板,该垫板重量须计入模型桥重。垫板参赛者自备。
(5)组委会将指定日期展出加载设备供各参赛组测量、试用,请关注有关网站