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1、KUNMING UNIVERSITY 共享知识分享快乐科技创新活动纸质桥梁模型制作题 目:2011级水利水电工程年级专业:班 班 级:* （组长） 指导教师:* 学 生:日月年日期:2013711城乡建设与工程管理学院.页眉内容.共享知识分享快乐11级水利水电工程专业1班科技创新活动任务书之纸质桥梁模型制作1、桥梁模型要求：（1）桥梁模型总长度1000mm,制作误差不得超过10mm总宽度250mm,制作误差不得超过5mm,可采用多种桥梁型式。（2）桥面须是水平的。（3）桥的制造必须保证假设小车的正常通过。假设小车的尺寸是长30cm宽21cm高19cm的平板小车。2、材料要求：A0绘图纸及白乳胶
2、3、加载方法：在桥梁跨中逐渐加载直至模型失效。失效标准为：（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。（3）桥梁在加载的过程中最大挠度超过2.5cm。（4）超出正常允许情形的其它失效情况。4、分组要求：全班57人分成10组，其中7组6人，3组5人。5、模型加载时间：星期四下午2点开始。页眉内容.共享知识分享快乐6、评分标准：本活动以锻炼学生的创新思维及团结协作为目的，评 分根据学生的作品及在活动中的参与表现综合评分。科技创新活动报告纸质桥梁模型设计一、模型结构分析（一）、材料力学性能分析纸作为模型材料，其力学性能特点
3、是受拉性能良好，抗撕裂能力差, 抗弯压能力近似为零。将纸折成圆筒并用乳胶粘结后，可承受一定的 压力，但受长细比的限制，多为压杆失稳状态的受力破坏。可承受少 许弯矩。乳胶的粘接性能：纸带对接时强度降低，纸带侧接时，强度较高，认 为与母材强度相同。（二）、构件力学性能经过分析，纸卷成圆筒后，承拉能力远大于承压能力。在此构件力学 性能分析的基础上，我们一致认为：方案应多选择为拉杆，压杆短而 受力小，尽量不使其受弯矩。二、设计方案分析在模型结构分析的基础上，我们对以下几种设计方案进行了分析。1 .简支梁。简支梁受部分均布荷载。由于构件受弯是非常不利的，因 此如果选用简支梁的形式，梁纵截面应选用鱼腹梁的
4、形式。但制作难 度大。如果梁为几片相同形状的纸粘接加厚而成，则侧而易失稳、。因 此不便采用。页眉内容.共享知识分享快乐2 .拱形结构。拱桥最适于承受均布荷载，但在制作上较费材料。由于 拱桥需要由很密的拱作片拼成，中间加肋，因此桥的自重较大，不便 米用。3 .桁架结构。由弯矩分布可以看出，采用梯形桁架较接近弯矩分布， 是合理结构。由于在要求荷载下，架桥水平方向必有压力，且要承受 部分均布荷，是处于局部弯压状态。要使构件有较良好的压弯性能， 必须多用材料，因此考虑通过局部构造措施，将均布荷载转换为两点 或多点集中荷载，结构须是对称的。三、具体方案通过对多种设计方案的分析和比较，我们决定采用梯形桁架
5、结构方案。 取上、下圆筒轴线距165mm,模型跨度940mm,实际长1000mm,宽度 250mm,中间倒V字型杆约成90 ,符合设计要求。考虑到压杆长细 比限制，拉杆的抗撕裂能力等因素，杆件尺寸定为内径16mm,外径 18mm,其间还有零杆，起到稳定结构的作用。所有杆件圆筒均用外径 16mm的不锈钢圆杆做模具。四、实际制作1 .杆件的制作。以外径16nlm的不锈钢圆杆做模具。全桥共由56根杆件粘接组合而成。 其中，4根主跨杆为1000mm长，200mm宽纸条卷成；24根斜杆和14 根水平连接杆为250mm长，100mm宽纸条卷成；14根竖直压杆为200mm 长，100mm宽纸条卷成。视实际拼
6、接情况加以切削。在粘接杆件时， 为了防止乳胶干缩使杆件变形，杆件在模具上粘接，晾干后方才取下。页眉内容.共享知识分享快乐2 .结点。由结构力学的知识知这些结点都可按较结点设计，将杆件需 要粘接的一端剪成花瓣状（剪切的部分已计入卷纸长），然后与主杆 件粘合。3 .加固和美化。待所有杆件全部组装完毕且完全晾干后检查每个结点, 加固欲脱落的结点，在每个结点上均匀涂刷一层乳胶。将1000mmX 250mm的桥面和桥底粘合到桁架结构上。.图为制作完成后的桥梁整体结构五、桥梁模型加载实验、加载前1 515g称重：全桥共；250mm,长尺寸测量：1004mm宽，符合任务书中要求的允许误差范围。页眉内 容.共
7、享知识分享快乐2、加载按任务书要求，将桥梁模型装于实验台上。以加载实验祛码作为载荷,逐级加载，记录加载重量，观察各杆件破坏情况及桥梁变形挠度, 当25mm杆件发生破坏或者挠度大于时停止加载。.上图为加载实验、破坏形式分析：3由于各杆大致等强度，而结点强度有保证，当加载重量达到，29354g 时桥梁挠度达到25mHi杆件未发生较大破坏。上图为加载过后的桥梁模型六、活动小结在为了更好的完成此次科技 创新活动，我们积极搜集整理各种资料，使我们更好的把课堂理论这 其中学到了不少课堂上无法学到的知识，知识运用于实际。通过此次 活动，锻炼了我们的创新思维，提高了我们动手动脑能力和解决问题 的能力，使我们懂得了团队合作的重要性，融洽了生生和师生关系。 页眉内容.