第七届武汉大学大学生结构设计竞赛暨湖北省大学生结构设计竞赛选拔赛赛题
1命题背景
大跨结构的施工
结构在施工过程中的受力状态与结构在施工完成后正常使用过程中的受力状态是不完全一样的,甚至差异会比较大。有些情况下,设计人员只针对后者进行相应的设计,前者被一定程度的忽视了,从而造成事故,或者事故隐患。因此结构在施工过程中的状态及其响应必须得到工程师的重视,要求施工过程安全可控,建成后的结构内力和线型分布满足设计,同时也提倡设计时尽量考虑可能的施工过程影响。
本届结构设计竞赛赛题以体现结构的施工过程为宗旨,希望通过结构模型的设计、制作与荷载试验,了解结构在施工过程的受力特点和破坏特点,探求提高结构施工安全性能的措施。
2模型要求
图1模型与加载装置示意图(单位:mm)
如图1所示,竞赛模型为允许有中间临时支承的大跨结构模型,采用纸质材料制作,具体结构形式不限。图1中临时支撑两侧的模型加载区域内放置铁块施加竖向荷载。
f21几何尺寸要求
(1)在中间临时支承存在时,模型为双跨,净跨长均为550mm,模型总长度不小于1500mm。模型与左右支座的搭接长度不小于150mm。
(2)模型的宽度不大于300mm,高度不大于400mm。(3)模型a、b处铁块的承台或挂篮(计入模型总质量)自行设计,铁块的尺寸为200mm×50mm×30mm(质量约为2355kg)。
22安装要求
模型可以通过钢压条固定在支座顶板上,选手须自行设计连接方案(仅限于提供的材料),使模型可靠地固定在左右两端支座顶板上。两端支座顶板尺寸均为400mm×300mm×7mm(长×宽×厚),共有7×5个带螺纹M5螺栓孔,孔距为50mm,尺寸详见图2a;钢压条与支座采用M5螺栓(螺栓长度为2~5cm)连接,共提供8根钢压条,尺寸详见图2b。
(a)左支座顶板(右支座与左支座对称,单位:mm)
(b)钢压条(单位:mm)
图2左支座顶板及钢压条尺寸
3模型加载
(1)模型先安装在结构支架上(不进行固定连接,只保证一定的搭接宽度。结构支架和中间临时支承上可以提供1、2、5和10mm厚的垫片),然后在模型a、b处分别放置1块铁块;
(2)如果需要,15s后可以将模型通过钢压条与两端支座进行固定连接(见22节);(3)15s后在模型a、b处分别再放置1块铁块;(4)如果使用了中间临时支承,15s后将中间支座撤除,使中间支座与模型脱离。
f4制作材料及工具
(1)制作材料包括3张A0普通绘图纸,2瓶白乳胶;(2)制作工具包括小刀、剪刀、三角板、丁字尺及毛刷;(3)所有材料r