桥梁模型 木桁架 计算书.doc

桥梁模型计算书根据计算说明书，得到模型长度960mm，节间个数n=6，主桁高度h=160mm，斜腹杆角度=45考虑到模型主要承受竖向的小车荷载，不需要承受纵向、横向荷载，也就是主要需要验算竖向荷载，进行主桁平面内的平面验算即可，采用手算。在采用手算完成主体结构的设计之后，我组对本桥梁模型在midas进行三维建模，检算平纵联和横向连接系形成的空间作用对结构承载力的提高，大约为2倍。由于不知道棉线的强度，而且不确定棉线提供的预应力的效果，这里计算不予考虑，当作安全储备。1. 计算模型2. 荷载分析轴距是？ 小于160mm 122.1 实际工况车轮荷载通过桥面结构传给主桁，是两部分分布荷载。大致如下：2.2 荷载简化分析静定结构的特性荷载等效变换的影响：合力相同（即主矢及对同一点的主矩均相等）的各种荷载称为静力等效的荷载。等效变换是指将一种荷载变换为另一种静力等效的荷载。当作用在静定结构的某一本身几何不变部分上的荷载在该部分范围内作等效变换时，则只有该部分的内力发生变化，而其余部分的内力保持不变。如下图：因此，我们将两组分布荷载简化为一个集中荷载，只会对该根上弦杆或相邻节间的两根上弦杆有影响，对其他部分计算结果没有影响。另外，每根上弦杆都需要承受弯矩和轴力的复合作用，因此，我们需要适当提高每根上弦杆的截面面积，提高承载力。由于小车速度很慢，冲击系数取为1.0。小车行驶到中间时，为最不利工况，杆件内力最大。最终计算简图如下：3. 内力分析进行手算，得到如下结果：因此，下弦杆截面积应为竖腹杆的3倍，斜腹杆的2.1倍。两种桐木条：粗木条6mm6mm，细木条4.5mm3.5mm。进行组合得到：杆件选材截面积（mm2）上弦杆两根粗木条72下弦杆两根粗木条72竖腹杆一根细木条15.75斜腹杆一根细木条15.75考虑到横联中使用的斜杆能够帮助传递竖向荷载，这里腹杆截面积较小。4. 承载能力估算初步的平面分析，认为控制结构强度的是中部的下弦杆。根据木结构设计规范，木材强度在1020MPa之间。对中部的下弦杆进行计算，其中，木条抗压强度按10MPa计算。承载能力估算为480N960N。5. 三维分析3455.1 三维CAD绘图及建模东南等轴测视图根据木结构设计规范，将木材的弹性常数输入Midas，定义一种新的材料和两种截面：其中，E=7000MPa，u=0.4，容重为5kN/m3.两种截面分别为两根粗木条构成的72mm2的大截面，和15.75mm2的小截面。 导入midas之后，首先在桁架中间施加600N的集中力，得到以下计算结果，轴力图形状与手算大致相同：5.2 模型改进l 斜腹杆截面积增大将应力结构列表导出到EXCEL中，进行排序发现最小值（压力最大）为：新编号轴向 (N/mm2)1-1.38E+012-1.35E+013-1.29E+014-1.28E+015-1.27E+016-1.26E+01这是由于虽然斜腹杆轴力不是最大，但是截面面积小。因此这12根斜腹杆（每片主桁6根）应力最大。因此需要适当增大截面，变为36mm2l 竖腹杆截面积增大将应力结构列表导出到EXCEL中，进行排序发现最大值（拉里最大）为：新编号轴向 (N/mm2)79.05E+0089.09E+0099.16E+00109.17E+00同样，由于竖腹杆截面小，这8根竖腹杆（每片主桁4根）应力最大。因此需要适当增大截面，变为36mm25.3 移动荷载分析定义移动荷载，一个600N的实验小车：定义车道，然后设置移动荷载工况，将车道与车辆组合，得到下图，运行分析，考虑自重和移动荷载的荷载组合，得到位移等值线如下图，图中显示，跨中最大位移为3mm。应力结果表格：（单位：MPa）单元号荷载组合节点号轴力剪力-X剪力-Y3动荷载(最大)I186.02E+008.19E-027.14E-023动荷载(最大)J146.02E+008.19E-027.26E-024动荷载(最大)I146.00E+00-3.29E-052.18E-014动荷载(最大)J126.00E+00-3.29E-052.19E-01其中3、4单元是跨中的下弦杆。计算时，冲击系数取为1.0.从表中可以看出，在一个600N的动荷载作用下，最大轴力仅为6.02MPa。比平面内的计算结果12.5MPa（）小一半。因此