单跨桥梁结构模型设计赛题修订稿
单跨拱桥
目录第一章拱桥模型建立 (2)第二章荷载及荷载组合 (3)第三章静力性能分析结果 (5)第四章稳定性能分析结果 (11)第五章小结 (12)第一章拱桥模型建立先定义材料和截面特性，在通过建模助手进行建模，在建模过程中，会经常用到扩展单元这一功能，结构形状的输入工作完了后，即可输入边界条件。
然后再建立虚设梁就可完成拱桥模型的建立（见图1）。
图1 拱桥模型第二章荷载及荷载组合输入荷载之前先设定荷载条件，为了简化问题，假定恒荷载和人行道荷载只作用于主梁之上。
图2 自重荷载作用图3 二期恒载作用图4 荷载组合第三章静力性能分析结果对输入荷载条件和边界条件的建筑物进行结构分析，并且进行荷载组合。
以下为拱桥的静力分析图形以及应力验算图图5 自重条件下桥梁变形图6 自重条件下桥梁内力图7 二期恒载作用下桥梁整体变形图8 二期恒载作用下桥梁内力图9 车辆荷载作用下桥梁位移图9 车辆荷载作用下桥梁内力图10 温度变化时桥梁位移图10 温度变化时桥梁内力图11 荷载组合1作用下桥梁位移图12荷载组合1作用下桥梁内力图13 荷载组合2作用下桥梁位移图14荷载组合2作用下桥梁内力图15 荷载组合3作用下桥梁位移图16荷载组合3作用下桥梁内力图17 拱桥完成总图图18 荷载组合作用下桥梁应力图第四章稳定性能分析结果通过屈曲分析进行稳定性能分析（注：屈曲分析不能与移动荷载分析同时进行）。
图19 稳定性能分析图图20 优化设计图第五章小结MIDAS/Civil是个通用的空间有限元分析软件，可适用于桥梁结构、地下结构、工业建筑、飞机场、大坝、港口等结构的分析与设计。
特别是针对桥梁结构，MIDAS/Civil结合国内的规范与习惯，在建模、分析、后处理、设计等方面提供了很多的便利的功能，目前已为各大公路、铁路部门的设计院所采用。
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桥梁设计大赛
附件1竞赛主题与细则一、竞赛题目移动偏载作用下两等跨双车道连续桥梁结构模型。
二、模型制作1.模型制作材料模型制作材料为组委会统一提供的230克巴西白卡纸、铅发丝线和白胶。
任一参赛队不得使用组委会指定以外的其它任何材料，否则将直接取消参赛资格，并通报。
2.模型尺寸要求桥梁的类型不限，但必须保持主梁和桥面为连续梁（连续梁判定：提交作品时，将中支座撤掉，在中支座位置处加0.5kg静荷载，桥梁结构不发生破损为标准），模型的纵桥向长度要求在区间（2000，2020）mm范围内，横桥向宽度要求在（200，300）mm 范围内。
桥面设置两个车道，每个车道宽不得小于100mm，因两车道之间设有行车导索，所以车道之间不能有立柱、拉索一类的构件。
桥面以下的模型高度不得大于200mm，桥面高差不得大于20mm。
模型具体长度尺寸拟定请参考试验平台示意图，试验加载支架见附图1所示，试验加载支架细部尺寸见附图4所示。
桥面要求满铺且能承受加载小车的荷载。
模型除与支座、两端下压板、前端挡板接触外，不能与加载装置的其他部位接触。
为保证小车能够顺利通过，模型应根据加载小车的尺寸，预留足够的通行空间，并能够满足给定的加载装置，请参赛队注意加载装置给定的条件。
3.挠度测点布置每跨在跨中布置两个挠度测点，测点位于两个行车道中心位置，挠度测试点位于桥面底面，故每个参赛队提交作品时，需用彩色笔在每跨跨中桥面顶面及桥面底面绘制标线，同时绘出两个行车道中心线，挠度测点处需设刚性横梁。
4.支座条件加载装置设置3个支座，位于一条直线上，两端支座的中心距为2010mm，中间支座位于外侧两端支座的中点位置。
支座沿顺桥方向宽度为30mm，支座沿横桥方向长度为300mm。
两个端支座提供竖向支撑和顺桥向约束，中间支座仅提供竖向支撑。
边支座和中支座顶面距桥面距离为150mm，试验整个过程中3个支座固定不动。
5.加载小车尺寸加载小车外轮廓最大尺寸为长200mm，宽90mm，高150mm，具体见附图2、附图3所示。
第七届全国大学生结构设计竞赛赛题精简版
一.要求1.模型整体包括竹高跷模型和踏板两个部分2.踏板固定在竹高跷模型顶面上，将来自参赛选手的荷载通过踏板A、B、C 三处实木条传递至模型。
踏板由组委会提供。
二.竹高跷模型竹高跷模型由参赛队使用组委会提供的材料及工具，在规定的时间、地点内制作完成，其具体要求如下：（1）模型采用竹材料制作，具体结构形式不限。
（2）制作完成后的高跷结构模型外围长度为400mm±5mm，宽度为150mm±5mm，高度为265mm±5mm；模型结构物应在图1所示的阴影部分之内。
（3）模型底面尺寸不得超过200mm×150mm的矩形平面。
图1 模型结构区域图三.踏板踏板由组委会提供，其结构及尺寸如图2所示。
踏板结构的面板为中密度板，面板上固定有A、B、C三根实木条，通过热熔胶与竹高跷模型固定。
参赛选手用热熔胶将参赛鞋固定于踏板上，踏板上设有4个直径为15mm通孔供穿绕系带（系带由组委会提供），以进一步固定参赛鞋（参赛鞋由各参赛队自备，建议选用类似轮滑鞋的可以保护踝关节的高帮鞋）。
图2踏板结构图踏板与竹高跷模型固定后的模型整体高度应为300mm±5mm。
如图3所示。
在踏板与模型连接处的外侧（图3中的a、b处）允许增加构造物以进一步提高连结强度，构造物的高度不得超过10mm。
图3模型整体图四.模型材料及工具竞赛期间，组委会为各参赛队提供如下材料及工具用于模型制作。
1.竹材，用于制作结构构件。
竹材规格及数量见表.竹材名称数量表竹材规格及数量竹材规格1250×430×本色侧压双层复压竹5张皮6张1250×430×本色侧压双层复压竹皮5张1250×430×本色侧压单层复压竹皮注：竹材力学性能参考值：弹性模量×104MPa，抗拉强度60MPa。
胶水，10瓶（规格25克），用于模型结构构件之间的连接。
3.制作工具：美工刀（3把），1米钢尺（1把），三角板（2块），砂纸（10张），锉刀（1把）、剪刀（1把）、手套（3付）、签字笔（1支）、铅笔（1支）、橡皮（1块）。
单跨桥梁结构模型设计赛题
单跨桥梁结构模型设计赛题一、竞赛题目竞赛题目：“单跨桥梁结构模型设计”二、模型要求（1）方案：桥梁结构模型主要展示桥梁的结构和外形，以结构合理性（以最经济的材料承受最多的荷载）、实用性（足够大的使用空间）和外形美观为主要设计依据。
模型的主要受力构件应合理布置，整体结构应体现“创新、轻巧、美观、实用”的原则。
（2）模型材料：材料为白卡纸、腊线、白胶，材料统一由组委会购买和提供，不得使用非组委会提供的其它任何材料。
否则，一经查实，取消其参赛资格。
（3）模型尺寸：桥梁总长为70050mm，跨径不得小于500mm，桥面长度不得小于跨径，桥面宽度为12010mm，桥面净高不得低于100mm。
加载区为桥梁中心线左右150mm，共300mm。
（各尺寸见简单桥梁示意图）简单桥梁正视图（4）限重及限变形量：加载后桥梁挠度不得超过30mm，模型自重不得超过400g，每超过控制质量1%，将在该队所得总分基础上再扣除4%，扣完为至。
（5）稳定性：模型组装完毕后其部件不应自行脱落。
在正常移动中发生部件脱落的作品将不予参赛。
所制作的结构必须保证在没有任何辅助物的情况下能够立于桌面上。
（6）铁块规格：提供大、小两种规格铁块加载。
大铁块长、宽、高分别为12cm、6cm与3.2cm，重量为1800g。
小铁块的长、宽、高分别为6.0cm、4.5cm与3.2cm，重量为675g。
铁块可以叠放。
（7）命名：参赛队应根据模型的特点给自己的作品命名。
（8）介绍书：参赛队应为自己的模型附上一份介绍书，内容应包括参赛队名称，作品名称，设计模型的创意灵感及模型结构简介。
介绍书统一用A4纸打印。
三、模型材料竞赛期间，组委会为各队提供如下材料用于模型制作。
（1）白卡纸：用于制作模型杆件。
（2）木质杆：用于辅助把白卡纸制成杆件（3）白乳胶：用于模型结构构件之间的连接固定。
以下制作工具参赛选手自备：美工刀、钢尺等。
组委会分发每支参赛队白卡纸2张，木质杆件2根，白乳胶一杯。
基于结构设计竞赛的土木工程卓越工程师素质培养研究
基于结构设计竞赛的土木工程卓越工程师素质培养研究摘要：强化培养学生的工程能力和创新能力是土木工程专业卓越工程师素质的核心内容。
以2012江苏省结构设计竞赛为案例，介绍了建模分析、模型制作、优化设计等过程。
最后总结土木工程卓越工程师素质培养要求，并分析了针对性教学的实践经验。
实践表明，以研究性学习为主要驱动力，以大学生创新实践基地为平台，以多元组合化教学力量为保障，能有效地培养土木工程专业卓越工程师所需各方面才能。
关键词：结构设计竞赛卓越工程师实践教学中图分类号：g640 文献标识码：a doi：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.13.0221 引言大学生结构竞赛为土木相关专业的大学生提供一个创造、挑战、创新、发掘自身潜能的平台[1]，提高学生对专业的实际综合运用能力、思维能力、动手能力，在挑战中体现创新的理念，培养团队协作的能力，领悟学科魅力。
在比赛中，同学们加深了对专业理论知识的理解，并将其运用于实际的模型设计中，计算能力、分析能力也从中获得了提高[2]。
在全国和省结构设计竞赛如火如荼展开的同时，江苏科技大学（张家港）同时针对性地进行了竞赛与教学的相关实践与培训，参加了两届江苏省结构设计竞赛，获得模型组一等奖2项，二等奖1项，三等奖2项，加载组一等奖1项。
基于结构设计竞赛，结合卓越工程师培养方针，我校教师总结参赛和教学经验，对如何培养高素质土木工程专业人才作了一些探讨和研究，以供参考。
2 我校卓越工程师素质培养案例分析2012年江苏省土木工程专业大学生结构设计竞赛（加载组）简介，模型为单跨空间桁架梁结构，采用木质材料制作，具体结构形式不限，跨中加荷载，荷重比大者胜，长宽高尺寸限定，木材、钉子、胶水由赛会提供，具体信息赛前保密。
2.1 建模与分析建模：杆截面8mm×8mm，弹性模量e =10gpa，密度0.769g/cm3，桁架主要靠杆件的拉压来受力，主要分析轴力图，施加60kg的荷载，根据n/an≤fc，查木材fc=13mpa，如图1所示，红色代表受压，最大值520n，黄色代表受拉，最大值372.8n.图1 轴力图图2 弯矩图由于在跨中施加集中荷载，为避免下节点破坏，中间通过4根斜拉把力传递到上弦杆。
大学生结构设计竞赛之竹材桥梁结构分析
大学生结构设计竞赛之竹材桥梁结构分析作者：李隽逸刘志威来源：《现代商贸工业》2018年第07期摘要：以2017年湖北省大学生结构设计竞赛为背景，以纸质结构模型中的桥梁为例，运用ABAQUS软件对纸质桥梁结构进行建模，通过分析桥梁在荷载作用下的极限荷载和跨中最大挠度进行桥型比选以及结构优化。
之后，我们通过具体的加载实验验证了纸质梁一桁架组合桥在荷载作用下能很好地满足竞赛的要求。
在此过程中充分锻炼了学生在模型设计，模型建立与优化，受力分析与结果分析的能力。
关键词：结构设计竞赛；桥梁；梁一桁架组合桥中图分类号：TB 文献标识码：A doi：10.19311/ki.1672-3198.2018.07.093结构设计大赛是一项激励在校大学生积极参与学科竞赛活动，提高专业知识能力，拓宽专业知识面，增加学生见识，培养了学生团结协作的能力，更能激发学生的创新热情、增强专业兴趣、加深专业理解，同时也锻炼了学生的动手能力。
我校以培养学生全方面能力为出发点，让学生自由发挥，互相讨论，充分发挥学生的创新意识。
此次竞赛所设计的模型虽然是纸质的，而且体型较小，但是与工程结构一样五脏俱全。
在桥梁比选、模型优化、结果分析等方面具有一定的现实意义。
本文以结构设计竞赛中的纸质桥梁为例，通过对竹材的受力性能和各种桥型的受力特点进行分析，经过比选，初步选定了三种桥型结构（桁架桥、简支梁桥和梁一桁架组合桥）。
之后，根据本次竞赛的要求和桥梁结构的受力特点，确定了三种桥型结构的尺寸。
紧接着，我们使用有限元软件ABAQUS对三种结构进行了建模，通过分析比较三种桥梁结构的最大承载力和跨中最大挠度，选定梁一桁架组合桥作为本次竞赛的桥型结构。
之后，通过ABAQUS分析得到的应力云图对结构进行了优化，使得结构能够满足竞赛要求。
之后，为了验证建模分析的准确性，我们进行了现场加载实验，测得了桥梁跨中的挠度和桥梁结构破坏情况，以保证此模型能很好地满足竞赛的需要。
单跨桥梁竞赛计算书
2017年“筑梦••土木”学科竞赛单跨桥梁结构模型设计竞赛计算书一.结构创意我们小组做的单跨桥梁结构模型的创意来自中承式拱桥，以及三角形的稳定性。
我们小组将中承式拱桥和三角形结合起来，将桥梁的梁做成一个等腰三角形的两条腰，再利用桥面以及桥面两侧的绳子巧妙地构成一个等腰三角形，充分利用三角形的稳定性，使桥的受力更加合理。
再利用瓦楞形桥面承受住加载物的重量，利用绳索与梁相连，将加载物体的重量过渡到梁上。
二.具体结构（1）.梁我们小组将一张半4开卡纸搓成直径约为2厘米，长度为65厘米的细实长柱。
一共搓了四根，然后将绳子穿进柱子里面，一端绑在离柱子边14厘米位置，另一端绑在另一头4厘米的位置。
然后将四根柱子一头绑在一起，并在四根柱子的四个孔内用蘸满白乳胶的小纸条塞实。
（2）.桥面我们对于桥面的想法来自于快递包装盒子里面的瓦楞形状。
这种瓦楞形状是由一条波浪形的纸片以及夹在它两边的纸片构成，这种结构有着轻便省料且不易变形的优点。
我们小组将4开卡纸按照2.5厘米的宽度正反折叠。
按照这种方式做四张，然后将四张卡纸依次叠加，每层中用白乳胶相粘，最后用两张4开卡纸将四张瓦楞形卡纸包住，在每张瓦楞形卡纸的折痕上刷胶，与包在外边的卡纸相粘。
待其晾干，就成功做出了桥面。
（3）.柱子柱子作为连接桥面与桥梁的部分，我们小组用卡纸以及白乳胶搓制而成。
柱子总共做了七根。
三根小柱子放置在桥底，用来与梁的节点处吊住桥面。
另外两根与梁绑在一起，作为抬住桥面的横梁。
剩下两根绑在梁中间的位置，与桥下小柱子用绳子相连。
三.桥身重量估算卡纸：160g/m24开卡纸：389×546每张卡纸约为34g梁：6根桥面：6根柱子：1.5根共计13.5根，约为459g。
加上白乳胶，以及蜡线重量约为20g，预计总质量为479g。
小组成员：王力猛江汇强汪天沅王志雄。
单跨简支梁桥结构形式
单跨简支梁桥结构形式在桥梁工程中，简支梁桥是一种常见的结构形式。
单跨简支梁桥指的是仅有一跨的梁桥，其结构特点是梁的两端固定，形成简支支撑。
这种桥梁结构在我国的交通基础设施建设中应用广泛，尤其在高速公路、城市道路和农村公路等方面具有重要意义。
单跨简支梁桥的设计和施工要考虑许多因素，如跨度、荷载、地基条件、材料性能等。
在设计阶段，需要根据这些因素确定桥梁的尺寸、结构形式、材料类型等。
本文将分析单跨简支梁桥的结构形式，并探讨其设计要点。
一、单跨简支梁桥的结构形式1.预应力混凝土简支梁桥预应力混凝土简支梁桥是一种常见的单跨简支梁桥。
预应力混凝土具有高强度、抗裂性能好、刚度大等优点，使得这种桥梁能够承受较大的荷载。
此外，预应力混凝土简支梁桥的结构形式多样，可以适应不同的工程需求。
2.钢筋混凝土简支梁桥钢筋混凝土简支梁桥是另一种常见的单跨简支梁桥。
钢筋混凝土结构具有成本低、施工简便、抗弯性能好等优点。
但在相同荷载条件下，钢筋混凝土简支梁桥的跨度较预应力混凝土简支梁桥小。
3.钢梁桥钢梁桥是一种以钢材为主要材料的单跨简支梁桥。
钢梁桥具有自重轻、强度高、施工速度快等优点，适用于大跨度、高速铁路、城市轨道交通等工程。
但钢梁桥的造价较高，维护成本也相对较大。
二、单跨简支梁桥设计要点1.合理确定桥梁跨度桥梁跨度是影响简支梁桥性能的关键因素。
在设计阶段，应根据地形、地质条件、荷载等级等因素，合理选择桥梁跨度，以确保桥梁的安全、稳定和适用性。
2.选择合适的结构形式根据工程需求和材料性能，选择合适的结构形式。
预应力混凝土简支梁桥适用于大跨度、高速铁路等场合；钢筋混凝土简支梁桥适用于中小跨度、城市道路等场合；钢梁桥适用于大跨度、高速铁路、城市轨道交通等场合。
3.优化截面设计截面设计是单跨简支梁桥设计的核心内容之一。
应根据桥梁的跨度、荷载等级、材料性能等因素，优化截面设计，以提高桥梁的承载能力和刚度。
4.考虑施工方法施工方法是影响单跨简支梁桥性能的重要因素。
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单跨桥梁结构模型设计
赛题
集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
单跨桥梁结构模型设计赛题
一、竞赛题目
竞赛题目：“单跨桥梁结构模型设计”
二、模型要求
（1）方案：桥梁结构模型主要展示桥梁的结构和外形，以结构合理性（以最经济的材料承受最多的荷载）、实用性（足够大的使用空间）和外形美观为主要设计依据。
模型的主要受力构件应合理布置，整体结构应体现“创新、轻巧、美观、实用”的原则。
（2）模型材料：材料为白卡纸、腊线、白胶，材料统一由组委会购买和提供，不得使用非组委会提供的其它任何材料。
否则，一经查实，取消其参赛资格。
（3）模型尺寸：桥梁总长为700±50mm ，跨径不得小于500mm ，桥面长度不得小于跨径，桥面宽度为120±10mm ，桥面净高不得低于100mm 。
加载区为桥梁中心线左右150mm ，共300mm 。
（各尺寸见简单桥梁示意图）
（4）限重及限变形量：加载后桥梁挠度不得超过30mm ，模型自重不得超过400g ，每超过控制质量1%，将在该队所得总分基础上再扣除4%，扣完为至。
（5）稳定性：模型组装完毕后其部件不应自行脱落。
在正常移动中发生部件脱落的作品将不予参赛。
所制作的结构必须保证在没有任何辅助物的情况下
能够立于桌面上。
（6）铁块规格：提供大、小两种规格铁块加载。
大铁块长、宽、高分别为12cm 、6cm 与3.2cm ，重量为1800g 。
小铁块的长、宽、高分别为6.0cm 、4.5cm 与3.2cm ，重量为675g 。
铁块可以叠放。
简单桥梁侧视图
铁块加载区域 简单桥梁正视图
（7）命名：参赛队应根据模型的特点给自己的作品命名。
（8）介绍书：参赛队应为自己的模型附上一份介绍书，内容应包括参赛队名称，作品名称，设计模型的创意灵感及模型结构简介。
介绍书统一用A4纸打印。
三、模型材料
竞赛期间，组委会为各队提供如下材料用于模型制作。
（1）白卡纸：用于制作模型杆件。
（2）木质杆：用于辅助把白卡纸制成杆件
（3）白乳胶：用于模型结构构件之间的连接固定。
以下制作工具参赛选手自备：美工刀、钢尺等。
组委会分发每支参赛队白卡纸2张，木质杆件2根，白乳胶一杯。
备注：虽然组委会提供的木质杆横截面的规格有限，但是模型杆件横截面规格不限。
参赛队可以根据需要确定模型杆件横截面的规格
四、加载要求
（1）加载区域必须为一平面，且只能在指定的区域加载铁块。
（2）第一级加载质量不得少于3.6kg，加载总质量不能超过40kg。
五、比赛程序
比赛将分为模型称重和结构外观评审与现场比赛两个阶段进行。
A：模型称重和结构外观评审阶段
（1）所有参赛作品应在规定时间提交至承办方指定处（具体时间，地点另行通知）。
作品提交后参赛队不得再修改作品，作品将由竞赛组委会负责保存。
（2）比赛时间：2012年5月13日（具体时间另行通知）。
比赛地点：西苑灯光羽毛球场。
（3）各参赛队所有队员应在正式比赛前半小时报到，并领取自己的模型做最后检查。
比赛前参赛队员未到齐者视为自动放弃比赛。
（4）各个参赛队按抽签顺序依次上场，到指定地点用电子称统一称量各模型自重。
（5）评审前组委会将会检测模型尺寸是否符合规定。
（6）评审人员将根据作品的构造外观，模型介绍书，对作品的形状创意，手工制作两个方面进行评审。
B：现场比赛阶段
（1）模型评审结束后，在工作人员的带领下到加载现场确定每级加载的质量（第一级加载质量m≥3.6kg）和大铁块、小铁块的个数。
（2）竞赛加载共分三级进行。
由工作人员将模型安放在桌面后在桥面放置加载板加载铁块，比赛分三级进行加载，每级加载完成后由工作人员检查模型是否损坏，本级加载是否成功。
（3）每级加载必须稳定20秒钟后方可进行下一级加载
六、失效判定
凡出现下列情况之一者，即属桥梁(模型)失效：
（1）模型尺寸或加载条件不符，不能顺利安放在加载台并完成加载；
（2）加载20以内（含20秒）模型坍塌，或出现明显的材料、结构损坏；
（3）模型竖向最大挠度小于跨度的30mm；
（4）评审委员会认为失效的其它情况。
七、评分标准
A：总分构成
结构评分按总分100分计算，其中包括：
(1)结构创意与制作质量15% （共15分）
(2)设计图及计算书15% （共15分）
(3)加载表现评分70% （共70分） B ：评分细则
a 、结构选型与制作质量
(1) 结构合理性与创新性 （共7分）
(2) 模型制作美观性 （共8分）
b 、设计图及计算书 （共15分）
c 、加载表现评分
本次比赛各组模型在加载环节的表现将根据其效率比Ei 的计算结果进行评分。
效率比Ei 的计算如式(1)所示： W Q Ei =
（1）
其中各项指标的意义与计算如下：
Q 为模型承载重量，W 为模型自重。
设E max 为所有模型中的最高效率比，各模型根据其效率比结果获得的加载表
现分K 的计算公式如式(2)： i max
E K=70E ⨯ （2） 以上a~c 各项得分相加，分数最高者优胜。
八、其他事项
本赛题具体细则的最终解释权归土木与建筑学院科创社所有。