中南大学结构设计大赛赛题

1、纵坡公路桥梁结构设计一、赛题背景猴子石大桥，又名长沙湘江三大桥.长沙湘江南大桥是长沙市二环线上 横跨湘江的一座特大桥。初建于1958年，后因历史原因于1960年停建;1996年再建，1997年再次停工；最后，大桥从1998年底开始建造，并于 2000年9月建成通车。猴子石大桥位于南二环与湘江交汇处，湘江河水从南边滔滔而来，又从 这里向北滚滚而去。东头是临江而卧的南郊公园，青山绿水在这里相得益 彰，西头是大学城。其南边五公里处是连接南三环线的黑石铺大桥，北边六 公里处是横跨橘子洲的湘江一桥。因桥在老地片名猴子石地域内，猴子石知 名度高，故名“猴子石大桥” O又因为大桥属于南二环线，因此也称其为南

2、大桥。大桥横跨湘江两岸，总跨度达1389米。其所处地点呈明显的“东高西 低”之势，即东岸高，西岸低，带有明显的纵坡，大桥的桥柱高度是从桥中 心位置依次朝着两边递减，这样既保证了船只在河流中正常通航又能够缩短猴子石大桥对在长沙的交通地位显箸，在所有跨湘江通道中，猴子石大 桥口天12小时交通量分布比重达到28. 8%,在长沙34条跨湘江通道中所占交通比重最大。猴子石大桥建成后，对长沙的交通和经济发展都做岀了巨大 贡献此次比赛我们以湘江上这一著名的桥梁猴子石大桥作为背景。二、总体模型总体模型由给定的承台、桥梁模型和底座木板三部分组成。用于固定山 体及桥梁模型的底应木板，其顶而标高为士0. 00m；给

3、定的承台有两个，桥 梁起始端承台标咼为+ 0. 24m,末端承台标咼为+0. 14ni,两承台具体尺寸见 图2至图5。桥梁模型为斜交纵坡直桥，全长1.4in。桥段结构的所有构件及 节点均采用给定材料与502胶水手工制作完成。桥段结构桥面板制作时要 求满铺，不允许有空隙，桥面上需设置两个减速带，减速带为3D打印构件 （加载现场加装于桥而固定位置），具体位置见图1。底座木板主要用来承 托给定的山体模型和制作的桥梁模型，模型与底座板用自攻螺钉连接。承台 板上划有一条具有一定宽度的河流航道区域（距起点550mm处，河流宽 450mm,流向与桥而呈75度角），为便于通航，航道内不允许设置桥墩。三、两岸承

4、台、桥梁模型及底座木板连接0.400承台模型与桥梁模型连接采用搭接方式，即在桥梁与各承台连接处设置 搭接平台，搭接平台均设置在各承台小车通过平而下10mm处。搭接平台宽 25mm,长210mm （如图3、5三维图所示）；承台及各桥段模型通过自攻螺 钉（螺钉直径5mm,钉长16mm,重量为Ig/颗）与底座木板相连。要求桥墩 柱脚处设置带孔连接件，用于螺钉与底座木板锚固，比赛中，每队将配发6 颗螺钉，各队可视情况决定使用螺钉数，使用的螺钉重量将计入各队相应模 型重量。140045Q耳流通过区坳0.000z1、竹材的规格及用量如表1所示，参考力学指标如表2所示。表1竹材规格及用量材规格竹材名称数量（

5、张）1250X430X0. 35mm木色双层复压竹皮3表2竹材参考力学指标密度0. 789g/cm'顺纹抗拉强度150 MPa抗压强度65 MPa弹性模量lOGPa2、优质502胶水，3瓶（规格15克/瓶），用于规定模型制作;3、各队工具自备，宜包含剪刀、直尺等工具五、模型加载及评判模型加载采用动加载的形式完成，即配重的遥控小车通过制作安装好的 桥梁结构。比赛时由参赛队指定一名参赛队员操作配重遥控小车，从标高为 240nim的承台出发，经过桥面到达标高为140ram的承台完成一次加载。模型 须进行两次动加载实验，第一级加载为2kg移动荷载（包括小车荷重和配 重）、第二级加载为4 kg移

6、动荷载（包括小车荷重和配重）。每队加载成 绩由各级加载成功时，计算所得荷重比分数和动载完成时间分数组成。加载 时，根据以下情况进行评判：1、桥梁尺寸不合格，不能装上加载装置，不子加载，参赛模型加载项 成绩为零；2、加载时，桥梁结构发生整体倾覆、垮塌等，导致小车掉落，此次加 载级及以后加载级成绩为零（即第二级加载出现此情况，加载项成绩算第一 级加载成功的成绩；3、每级加载时，当桥梁模型结构完整，但出现以下操作失误时，即认 为木级加载失败（若此情况发生在第一级加载，则第一级加载失败，模型进 入第二级加载：1 ）在一处位置停留超过10s,木级加载失败2）参赛队操作失误，小车从赛道掉落，木级加载失败。

7、（注：若是由于小车故障导致无法通行的，不算木级加载失败。）六、评分标准1、评分按总分100计算，其中包括：1）计算书以及设计说明，10分；2）荷重比，80分；3）动载完成时间，10分；2、评分细则1）计算书以及设计说明（共10分）；a. 计算内容的完整性以及合理性，6分；b. 图文表达的清晰性和规范性，4分；2）荷重比（共60分）荷重比S计算公式为：s=M荷重M模型其中，M荷重为加载级荷重（以成功加载最大荷重计算）；M模型为模型重 量+所用螺钉重量；3）动载完成时间分数（共10分）；动载完成时间分数计算如下：a. 第一级加载完成，用时最短者得4分，第i队得分Fil=4Xtminlt 订为第i队第1级加载成功记录时间，tminl为所有第1级加载成功模型 中小车用时最短的时间；b. 第二级加载完成，用时最短者得6分，第i队得分Fi2=4Xtmin2ti2 其中ti2为第i队第2级加载成功记录时间，tmin2为所有第2级加载成功 模型中小车用时最短的时间。附1:加载遥控小车说明主要结构图:a 3小车外形寸a图1小车外观图图 2小车结构图外形 尺寸：177tnm*90mm*93mm!17711111ILs： - 二I(11 !*90111111图4小车轮距图轴距:117mm 轮距：前 68mm/后 70