一、设计规定竞赛模型为木质单跨桥梁构造，采用木质材料制作，具体构造形式不限1.几何尺寸规定(1) 模型长度：模型有效长度为1200mm，两端提供竖向和侧向支撑对于竖向支撑，每边支撑长度为0-70mm2)模型宽度：在模型有效长度范畴内（中央悬空部分），模型宽度应不不不小于180mm，最宽不应超过300mm；在支座范畴内，宽度不限，但不应超过320mm 3) 模型高度：模型上下表面距离最大位置的高度不应超过400mm；为以便小车行驶，中央起拱高度不应超过40mm；端部支座位置处的高度不应超过150mm2.构造形式规定对于构造形式没有特定规定，桥面设立两个车道，每个车道宽不得不不小于90mm，车道之间不能有立柱、拉索一类的构件构造可以仅采用竖向支撑的方式，也可以采用竖向和侧向同步支撑的方式来实现约束3.材料(1) 木材：用于制作构造构件有如下两种规格：木材规格（单位：mm） 材料 2 mm×2 mm×1000mm 桐木 2 mm×4 mm×1000mm 桐木2 mm×6 mm×1000 mm 桐木 4 mm×6 mm×1000mm 桐木1 mm×55 mm×1000 mm 桐木木材力学性能参照值：顺纹弹性模量1.0×104MPa，顺纹抗拉强度30Mpa。
(2) 502胶水：用于模型构造构件之间的连接二、构造选型拱桥桥梁的基本体系之一，建筑历史悠久，外形优美，古今中外名桥遍及各地，在桥梁建筑中占有重要地位它合用于大、中、小跨公路或铁路桥，尤宜跨越峡谷，又因其造型美观，也常用于都市、风景区的桥梁建筑根据不同的分类原则，可以分为不同的类型按拱圈(肋)构造的材料分：有石拱桥（见石桥）、钢拱桥、混凝土拱桥、钢筋混凝土拱桥按拱圈（肋）的静力图式分：有无铰拱、双铰拱、三铰拱（见拱）前两者属超静定构造，后者为静定构造无铰拱的拱圈两端固结于桥台（墩），构造最为刚劲，变形小，比有铰拱经济；但桥台位移、温度变化或混凝土收缩等因素对拱的受力会产生不利影响，因而修建无铰拱桥规定有坚实的地基基本双铰拱是在拱圈两端设立可转动的铰支承，铰可容许拱圈在两端有少量转动的也许构造虽不如无铰拱刚劲，但可削弱桥台位移等因素的不利影响三铰拱则是在双铰拱顶再增设一铰，构造的刚度更差些，但可避免多种因素对拱圈受力的不利影响 通过我们分析讨论，按“实用、经济、安全、美观”的桥梁设计原则，比较三个方案的优缺陷决定选做拱桥模型其具有如下长处：（1）具有较大的跨越能力，充足发挥圬工及其他抗压材料的性能；（2）构造较简朴，受力明确简洁；（3）形式多样、外型美观； 拱式桥由拱上建筑、拱圈和墩台构成。
在竖直荷载作用下，作为承重构造的拱肋重要承受压力，拱桥的支座既要承受竖向力，又要承受水平力，因此拱式桥对基本与地基的规定比梁式桥要高拱式桥按桥面位置可分为上承式拱桥、中承式拱桥和下承式拱桥由于构造设计规则中的规定，我们选择上承式拱（见图2），起名为“虹桥” 图2 虹桥正立面图三、模型制作本桥跨度为1. 20m，两端支座长度为0.07m，桥高为0.15m，桥面上弦杆采用3根2 mm×6 mm粘结而成，截面尺寸为6mm×6mm；拱截面为两根4mm×6 mm和1根2 mm×6mm粘结而成，截面尺寸为6mm×10 mm；拱平面内竖杆尺寸为4mm×6 mm，斜杆尺寸2 mm×6 mm两榀拱桥通过横梁（上、下平面杆截面尺寸均为4mm×6 mm）和垂直交叉支撑（杆截面尺寸为4mm×6 mm）连接成一立体拱桁架桥模型具体尺寸图见图3a）正立面模型尺寸图 （b）俯视模型尺寸图（c）下平面拱间杆件连接模型尺寸图 图3 桥模型具体尺寸图从构造的外形上看，我们通过精拟定位拟定了拱的矢高和跨度，拱上的弦杆起拱6mm，考虑两榀拱桥间横杆连接可靠，我们在制作过程中专门预留出连接孔，然后将横杆插入孔中，再粘结牢固，这大大提高了弦杆的稳定性和强度。
制作好的桥梁整体模型见图4，局部节点解决图见图5 图4 桥梁模型 （a）竖杆、斜杆与上弦杆的连接节点 （b）桁架间的连接节点 （c）垂直支撑的连接节点 （d）拱与弦杆间连接节点图5 桥梁各节点连接解决四、荷载分析本桥为上承式拱桥，全桥荷载重要涉及静载和动载两个方面，静载涉及桥体自重，小车的自重及铁块自重，动载即小车的自重以及小车行进过程中所产生的冲击力1.静力分析（1）桥体自重经天平称量本桥的质量m=168g，则桥模型自重W=mg=0.168×10=1.68N根据桥梁设计载荷简化原则，桥体自重应简化为一均布荷载q1（q1= W/L=0.168/1.2=0.14N/m），再以集中力的形式施加在上弦平面的各个节点上2）模型建立 采用ANSYS有限元分析软件对本桥在自重和两辆满载小车作用下进行静力分析，一方面建立有限元模型，上弦杆和拱采用beam4梁单元，其她杆件采用link8单元，定义材料属性和实常数，施加支座约束，建立的有限元模型见图6。
图6 有限元模型（3）施加荷载求解 在上弦平面各节点施加桥体自重等效的集中力P1=0.1N，在跨中的两个节点上分别施加小车满载后的等效集中力P2=11kg×10N/kg=110N，施加荷载图见图7，分析类型选择static，然后进行求解图7 施加静力荷载通过求解得到跨中节点的最大位移为3mm，不不小于20mm，满足规定在荷载作用下的变形图见图8图8 桥在静载作用下的竖向变形图2.动力分析 （1）荷载简化 根据加载规定，整个加载程的总时间不得多于120s，其中小车在跨中停止10s，小车在桥上行进的长度为1.2m，由此计算出移动小车的速度v=1.2m/110s=0.011m/s在移动荷载作用下，桥梁将发生振动，产生的变形和应力都比荷载静止不动作用时大根据桥梁车辆振动分析的古典理论，在简支桥上匀速移动的小车可简化为一匀速移动的常力F（F=11kg×10N/kg=110N）作用在桥面上，则每个满载小车两个轮分别等效的常力为F/2=55N这两个力随着时间的变化沿着桥面移动刚开始施加的荷载图形见图9图9 施加移动荷载图（2）动态响应分析采用ANSYS软件中的瞬态响应分析模拟桥的动态响应，从而得到桁架桥的各杆件内力的变化规律以及桥的位移变化规律，取出内力最大值进行截面应力计算验算其承载力。
通过时程响应分析绘制出跨中节点位移（最大值2.53mm）及重要杆件的内力（单位为N）时程曲线见图10~图18，各杆件的最大内力值列于表1，从表中数据可以看出，杆件强度满足规定图10 跨中节点位移时程曲线 图11 上弦杆内力时程曲线图12拱x、y沿两方向分力时程曲线 图13拱桁架间上横杆内力时程曲线图14 拱间下横杆内力时程曲线 图15 垂直支撑斜杆内力时程曲线表1 各杆件的最大内力值及其应力杆件名称上弦杆拱上横杆下横杆垂直斜杆内力最大值（N）-241.18-338.47-0.33-0.125-0.73截面面积（mm2）3660241212应力(Mpa)-6.70-5.64-0.0140.010-0.06五、总结1、本构造运用细杆来提高柱子的承载力，并运用木材的抗拉性能，及抗压性能来抵御荷载的作用2、根据ANSYS建模分析的结论，我们选择拱作为主体形状，受力均匀，加载以便3、拱越高承受压力越大，我们将上弦杆与拱连在一起，既提高了抗压能力，又节省了材料4、根据ANSYS建模分析的结论，我们加强顶部和支座处节点强度。
5、根据多次加载实验的总结，我们加强了梁端部的强度6、由于拱桥左右受力不均容易产生扭曲，我们用上横杆的拉力和斜撑的推力来固定左右7、桥梁综合性能一部分取决于做工细度，做工越细，抗压、抗拉、抗扭限度越高参照文献1、土木工程材料,湖南大学 天津大学、同济大学东南大学 合编,,中国建筑工业出版社 2、材料力学(第四版),孙训方,,高等教育出版社 3、构造力学(I、II),龙驭球、袁驷,,高等教育出版社 4、ANSYS工程应用教程，唐兴伦等，，中国铁道出版社 5、建筑构造选型概论，叶献国等，，武汉理工大学出版社。