2021第十四届全国大学生结构设计竞赛赛题.docx

第十四届全国大学生结构设计竞赛赛题 PAGE 7 附件1：2021年第十四届全国大学生结构设计竞赛题目 《变参数桥梁结构模型设计与制作》 命题背景 从小桥流水，到跨越大江大河的生命线工程，桥梁与人们的生活密切相关。桥梁的结构形式多变，从“架梁为桥”的简支梁桥和连续梁桥，到“长虹卧波”的拱桥，到有“钢铁琴弦”之称的斜拉桥，再到享有“跨度之王”美称的悬索桥，伴随着人类科技发展，桥梁的建造和设计不断挑战极限。回顾中国桥梁的历史，我们曾遥遥领先于世界，却也曾远远落后于他人，虽然充满了坎坷和波折，但工程师们却从未停下脚步。今天的中国大地上，仅公路桥梁就已超过80万座，高铁桥梁总长达1万余千米，它们跨越高山大川、连通城镇村庄，共同构成了一座960万平方千米的“桥梁博物馆”。 本届赛题以承受竖向静力和移动荷载的桥梁结构为对象，通过在赛题中加入部分待定参数，赋予赛题更多的灵活性，同时增加现场设计环节，强调对未来卓越工程师综合能力的全面要求。分区赛如采用本套赛题，可在分区赛赛题中对部分或全部待定参数进行调整和删减，适当降低赛题难度。 模型要求 图1 图1 模型轴测示意图 要求在比赛现场设计制作一座桥梁，承受分散作用的竖向集中静荷载以及桥面移动荷载。在确保模型安全的前提下，还需要对模型的变形进行控制。模型轴测示意图见图1。 模型的边界条件 模型加载装置平面及立面图如 REF _Re\r \h 图2所示。 （a）加载装置平面图 （b）加载装置立面图 加载装置 （单位：mm） (图中各加载点砝码数量和支座标高以比赛现场确定的参数为准，此图仅为示意) 桥岸 如 REF _Re\r \h 图2所示，桥梁模型的两端分别连接出发桥岸和到达桥岸。作为移动荷载的铅球从出发桥岸滚动上桥，从到达桥岸离开桥面。定义出发桥岸内侧立面为轴线 = 1 \* GB3 ①，达到桥岸的內侧立面为轴线 = 4 \* GB3 ④，两个桥岸的平面投影均以轴线 eq \o\ac(○,B)为对称轴。轴线 = 1 \* GB3 ①与轴线 = 4 \* GB3 ④之间的间距为1210mm。 出发桥岸和到达桥岸宽度均为79mm，长度均为110mm，由4mm厚钢板弯折而成，顶面标高为±0.00。 在出发桥岸设置如 REF _Re\r \h 图3所示的弧形滑轨。滑轨的外侧圆弧半径为400mm，由两根截面为15mm*10mm的弧形钢棒组成，钢棒之间的净距间距为71mm。 到达桥岸设置如 REF _Re\r \h 图4所示，在达到桥岸处设置向下弯曲的轨道（ REF _Re\r \h 图4a），引导铅球落到位于地面的海绵缓冲垫上。 （a）正立面图 （b）俯视图 （c）侧立面图 出发桥岸详图 （a）正立面图 （b）俯视图 到达桥岸详图 = 2 \* GB3 ②轴支座 如 REF _Re\r \h 图2所示，在轴线 = 1 \* GB3 ①的右侧55mm处设置轴线 = 2 \* GB3 ②。允许在轴线 = 2 \* GB3 ②的左右两侧各50mm范围内设置桥梁支撑结构，实现模型与 = 2 \* GB3 ②轴支座之间的连接。 = 2 \* GB3 ②轴支座为60*60mm截面铝型材，长280mm。 两个 = 2 \* GB3 ②轴支座对称布置在 eq \o\ac(○,B)轴线的两侧，纵轴分别位于 eq \o\ac(○,A)轴和 eq \o\ac(○,C)轴，相距600mm。两个 = 2 \* GB3 ②轴支座中心的平面位置分别位于横向轴线 = 2 \* GB3 ②轴和纵向轴线 eq \o\ac(○,A)轴、 eq \o\ac(○,C)轴的交点，两个 = 2 \* GB3 ②轴支座具有相同的顶面标高（V1=-160mm）。 = 3 \* GB3 ③轴支座 如 REF _Re\r \h 图2b所示，在轴线 = 2 \* GB3 ②、 = 4 \* GB3 ④之间设置轴线 = 3 \* GB3 ③。轴线 = 3 \* GB3 ③与轴线 = 2 \* GB3 ②的距离为L，L的取值范围为640mm～950mm,其具体数值由各参赛队自主确定。允许在轴线 = 3 \* GB3 ③的左右两侧各50mm范围内设置桥梁支撑结构，实现模型与 = 3 \* GB3 ③轴支座之间的连接。 如 REF _Re\r \h 图2a所示，两个 = 3 \* GB3 ③轴支座对称布置在