變參數(shù)橋梁結(jié)構(gòu)模型設(shè)計與理論分析

王文利 何舒婷 趙瀚淳

(武漢交通職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430065)

從小橋流水，到跨越大江大河的生命線工程，橋梁與人們的生活密切相關(guān)。橋梁的結(jié)構(gòu)形式多變，從“架梁為橋”的簡支梁橋和連續(xù)梁橋，到“長虹臥波”的拱橋，到有“鋼鐵琴弦”之稱的斜拉橋，再到享有“跨度之王”美稱的懸索橋，伴隨著人類科技發(fā)展，橋梁的建造和設(shè)計不斷挑戰(zhàn)極限[1]。第十四屆大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽即是以承受豎向靜力和移動荷載的橋梁結(jié)構(gòu)為對象，要求設(shè)計并制作滿足橋下凈空高度、支座高度、荷載大小等參數(shù)都在變化的橋梁模型，有重要的現(xiàn)實意義和工程針對性。

本文結(jié)合賽題，分析了題目中關(guān)于模型尺寸、支撐結(jié)構(gòu)、荷載施加方式等方面的要求，然后結(jié)合題目要求的支座高度、通航凈空要求，確定了上承式桁架橋、下承式桁架橋、斜塔橋、吊橋等不同體系方案，最后結(jié)合Midas Civil理論對其強度、剛度和穩(wěn)定性進行了分析，驗證了所設(shè)計方案的合理性和可靠性。

1 賽題分析

每一屆的賽題都不一樣，參賽者必須要對賽題非常熟悉，找出賽題中的關(guān)鍵信息[2]，比如賽題關(guān)于模型尺寸的要求、關(guān)于荷載大小和施加方式的要求、關(guān)于加載裝置的組成等都是關(guān)鍵信息。

本次競賽要求各參賽隊采用大賽組委會提供的竹材料、膠水及工具，在比賽現(xiàn)場設(shè)計制作一座長度不超過1210 mm、寬度在150 mm～270 mm、凈高在0～150 mm變化范圍，支座高度在-160 mm、-85 mm、-10 mm、和65 mm、140 mm共5種可能性的變參數(shù)橋梁模型，整個橋梁模型承受一級8個加載點的豎向靜荷載、二級轉(zhuǎn)移豎向靜荷載和三級移動荷載。……