西南交通大学第四届研究生结构设计竞赛设计理论方案作品名称 参赛编号 A 2-2 组长姓名 刘宁国 班级 13级桥梁3班 学号 13011085 队员姓名 兰华华 班级 13级桥梁2班 学号 13011192 队员姓名 方亮 班级 13级桥梁3班 学号 13011088 联系 13730881130 第四届研究生结构设计竞赛(A3)组理论方案书 第I页目 录1设计说明书 11.1 方案构思 11.2 结构选型 11.2.1主梁 11.2.2桥墩 11.3 特色处理 22方案图 32.1 结构总体布置图 32.2 主要构件详细图 42.3方案效果图 63模型计算书 73.1有限元建模 73.2荷载分析 83.3静风位移 83.3.1 风速5m/s 83.3.2 风速7.5m/s 93.3.3 风速9.5m/s 93.4 基底弯矩 103.4.1 风速5m/s 103.4.2 风速7.5m/s 103.4.3 风速9.5m/s 113.5 动力特性 11参考文献 13 第四届研究生结构设计竞赛(A2-2)组理论方案书 第12页1设计说明书1.1 方案构思 以某高墩大跨桥梁T型钢构最大双悬臂施工状态为工程背景，完成模型结构的设计与制作，通过模型风洞试验来检验结构在施工阶段抗风设计的合理性。
设计应遵循安全、经济和美观的原则通过此次竞赛，加强对结构风荷载、风致振动现象，以及抗风性能设计的认识1.2 结构造型我们经过多次对比与讨论，最终决定采用三角桁架式结构其特点是构造简单，受力性能明确，便于设计计算以及模型安装通过有限元模型计算，对受力较大的截面进行加固，最终模型具有较好的刚性和稳定性，在风荷载的作用下能够表现出较好的抗弯性能1.3 结构体系结构主要由桥墩、主梁、底板和挡风板构成，本次结构设计大赛中，迎风面的总体尺寸已经确定，因此只需要确定横向尺寸即可确定主体结构的外形本次结构横向尺寸取为14cm主梁横截面和桥墩横截面形式均为矩形，主要是由于矩形截面受力方式明确，便于计算，可根据计算结果对局部杆件进行加强，并且模型安装快速，缩短了制作时间1.4 特色处理本组设计模型的最大特点有如下：1 墩与主梁的截面采取2条桐木条粘接的形式，增大了截面面积与单根杆的抗弯惯性矩2 主梁与桥墩接触处，将柱墩挖出一个杆件大小的缺口，使主梁从中通过，成型后在节点外侧再粘贴节点板进行固定，加强了主梁与墩的连接2方案图2.1 结构总体布置图图2-1 模型立面图2-2 主梁立面图2-3 桥墩立面图2-3 桥墩侧面2.2 主要构件详细图图2-4 墩梁连接处节点构造图2-5 主梁端部节点图2-6 梁底节点构造图2-7墩底与底板接触面构造图2-8 挡风板节点构造图2-9 挡风板与主梁整体构造2.3方案效果图图2-10 方案效果图3模型计算书结构模型采用有限元软件Midas进行计算。
3.1有限元建模计算模型共179个节点，368个单元其中主结构单元类型为梁单元，增风板采用板单元，由于将AB胶连接的木条视为刚接，因此计算结果与实际情况有一定得误差图3-1 模型总体图3.2荷载分析具体计算过程中以节点集中力模拟挂重；T构迎风面受到的风荷载等效分布于迎风面的梁单元上，简化为连续梁单元荷载；挡风板承受的风荷载压力面荷载的形式作用在挡风板上3.3静风位移3.3.1 风速5m/s图3-2 主梁横向位移（mm）3.3.2 风速7.5m/s图3-3 主梁横向位移（mm）3.3.3 风速9.5m/s图3-4 主梁横向位移（mm）3.4 基底弯矩3.4.1 风速5m/s图3-5 结构基底反力（N.mm）3.4.2 风速7.5m/s图3-9 结构基底反力（N.mm）3.4.3 风速9.5m/s图3-10 结构基底反力（N.mm）3.5 动力特性结构的动力特性如下图：图3-11 1阶振型图图3-12 2阶振型图图3-13 3阶振型图图3-14 4阶振型图图3-15 5阶振型图表3-1 结构前5阶自振模态模态 号频率周期容许误差(rad/sec)(cycle/sec)(sec)137.7253116.004170 0.166551 0.0000e+000 239.9942936.365289 0.157102 0.0000e+000 387.41755413.9129360.071876 0.0000e+0004133.63082121.2680060.047019 0.0000e+0005504.36191380.2716920.0124581.5260e-048 。