桁架結(jié)構(gòu)分析

-.z.2013-2014年度學(xué)生研究方案〔SRP〕"桁架構(gòu)造模型構(gòu)造優(yōu)化及試驗(yàn)〞結(jié)題論文姓名駱輝軍學(xué)院土木與交通學(xué)院專業(yè)土木工程〔卓越全英班〕學(xué)號(hào)201230221450指導(dǎo)教師范學(xué)明時(shí)間2014年10月一.實(shí)驗(yàn)背景隨著科學(xué)技術(shù)的開(kāi)展和計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的應(yīng)用，應(yīng)用相關(guān)的軟件來(lái)進(jìn)展桁架構(gòu)造模型的優(yōu)化已經(jīng)可以成為現(xiàn)實(shí)。桁架構(gòu)造中的桁架指的是桁架梁，是格構(gòu)化的一種梁式構(gòu)造。桁架構(gòu)造常用于大跨度的廠房、展覽館、體育館和橋梁等公共建筑中。由于大多用于建筑的屋蓋構(gòu)造，桁架通常也被稱作屋架。在橋梁構(gòu)造中，桁架構(gòu)造也應(yīng)用廣泛。只受結(jié)點(diǎn)荷載作用的等直桿的理想鉸結(jié)體系稱桁架構(gòu)造。它是由一些桿軸交于一點(diǎn)的工程構(gòu)造抽象簡(jiǎn)化而成的。合理地設(shè)計(jì)桁架構(gòu)造，就能夠最大限度地利用材料的強(qiáng)度，起到減輕桁架重量，節(jié)省材料的目的，從而也能為工程實(shí)際應(yīng)用提供相關(guān)的依據(jù)和參考。但桁架的構(gòu)造模型形式千變?nèi)f化，僅僅從理論上分析桁架的受力特征和破壞特征，而不進(jìn)展相應(yīng)的試驗(yàn)研究是無(wú)法取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展的。正是基于這樣一個(gè)原則，我們需要在理論研究的根底上通過(guò)試驗(yàn)來(lái)優(yōu)化桁架的構(gòu)造模型，在各式各樣的桁架構(gòu)造中挑選出受力合理的構(gòu)造，最大限度地使材料的強(qiáng)度得以利用。研究桁架構(gòu)造模型優(yōu)化的意義桁架構(gòu)造中，各桿件受力均以單向拉、壓為主，通過(guò)對(duì)上下弦桿和腹桿的合理布置，可適應(yīng)構(gòu)造內(nèi)部的彎矩和剪力分布。由于水平方向的拉、壓內(nèi)力實(shí)現(xiàn)了自身平衡，整個(gè)構(gòu)造不對(duì)支座產(chǎn)生水平推力。構(gòu)造布置靈活，應(yīng)用范圍非常廣。桁架梁和實(shí)腹梁〔即我們一般所見(jiàn)的梁〕相比，在抗彎方面，由于將受拉與受壓的截面集中布置在上下兩端，增大了內(nèi)力臂，使得以同樣的材料用量，實(shí)現(xiàn)了更大的抗彎強(qiáng)度。在抗剪方面，通過(guò)合理布置腹桿，能夠?qū)⒓袅χ鸩絺鬟f給支座。這樣無(wú)論是抗彎還是抗剪，桁架構(gòu)造都能夠使材料強(qiáng)度得到充分發(fā)揮，從而適用于各種跨度的建筑屋蓋構(gòu)造。更重要的意義還在于，它將橫彎作用下的實(shí)腹梁內(nèi)部復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)化為桁架桿件內(nèi)簡(jiǎn)單的拉壓應(yīng)力狀態(tài)，使我們能夠直觀地了解力的分布和傳遞，便于構(gòu)造的變化和組合。由于桿件之間的互相支撐作用，且剛度大，整體性好，抗震能力強(qiáng)，所以能夠承受來(lái)自多個(gè)方向的荷載。而且具有構(gòu)造簡(jiǎn)單，運(yùn)輸方便等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用于各個(gè)工程領(lǐng)域。古代木構(gòu)建筑，而今的2008奧運(yùn)會(huì)的主體育館鳥(niǎo)巢；太空中的大型可展天線，地面上的跨海大橋，隨處都可見(jiàn)到桁架的身影。由于桁架的構(gòu)造模型千變?nèi)f化，不同的桁架構(gòu)造形式對(duì)橋梁或者屋架的受力特征有很大的影響，因而，研究桁架構(gòu)造模型的優(yōu)化具有重大的意義。實(shí)驗(yàn)的相關(guān)資料1.桁架構(gòu)造的常見(jiàn)構(gòu)造方式桁架指的是桁架梁，是格構(gòu)化的一種梁式構(gòu)造，即一種由桿件彼此在兩端用鉸鏈連接而成的構(gòu)造。桁架由直桿組成的一般具有三角形單元的平面或空間構(gòu)造，桁架桿件主要承受軸向拉力或壓力，從而能充分利用材料的強(qiáng)度，在跨度較大時(shí)可比實(shí)腹梁節(jié)省材料，減輕自重和增大剛度。由于大多用于建筑的屋蓋構(gòu)造，桁架通常也被稱作屋架。桁架構(gòu)造常用于大跨度的廠房、展覽館、體育館和橋梁等公共建筑中。其主要構(gòu)造特點(diǎn)在于，各桿件受力均以單向拉、壓為主，通過(guò)對(duì)上下弦桿和腹桿的合理布置，可適應(yīng)構(gòu)造內(nèi)部的彎矩和剪力分布。由于水平方向的拉、壓內(nèi)力實(shí)現(xiàn)了自身平衡，整個(gè)構(gòu)造不對(duì)支座產(chǎn)生水平推力。構(gòu)造布置靈活，應(yīng)用范圍非常廣。桁架梁和實(shí)腹梁〔即我們一般所見(jiàn)的梁〕相比，在抗彎方面，由于將受拉與受壓的截面集中布置在上下兩端，增大了內(nèi)力臂，使得以同樣的材料用量，實(shí)現(xiàn)了更大的抗彎強(qiáng)度。在抗剪方面，通過(guò)合理布置腹桿，能夠?qū)⒓袅χ鸩絺鬟f給支座。這樣無(wú)論是抗彎還是抗剪，桁架構(gòu)造都能夠使材料強(qiáng)度得到充分發(fā)揮，從而適用于各種跨度的建筑屋蓋構(gòu)造。從力學(xué)方面分析，桁架外形與簡(jiǎn)支梁的彎矩圖相似時(shí)，上下弦桿的軸力分布均勻，腹桿軸力小，用料最?。粡牟牧吓c制造方面分析，木桁架做成三角形，鋼桁架采用梯形或平行弦形，鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土桁架為多邊形或梯形為宜。桁架的高度與跨度之比，通常，立體桁架為1/12~1/16，立體拱架為1/20~1/30，張拉立體拱架為1/30~1/50，在設(shè)計(jì)手冊(cè)和標(biāo)準(zhǔn)中均有具體規(guī)定。桁架的使用范圍很廣，在選擇桁架形式時(shí)應(yīng)綜合考慮桁架的用途、材料和支承方式、施工條件，其最正確形式的選擇原則是在滿足使用要求前提下，力求制造和安裝所用的材料和勞動(dòng)量為最小。三角形桁架在沿跨度均勻分布的節(jié)點(diǎn)荷載下，上下弦桿的軸力在端點(diǎn)處最大，向跨中逐漸減少；腹桿的軸力則相反。三角形桁架由于弦桿內(nèi)力差異較大，材料消耗不夠合理，多用于瓦屋面的屋架中。梯形桁架和三角形桁架相比，桿件受力情況有所改善，而且用于屋架中可以更容易滿足*些工業(yè)廠房的工藝要求。如果梯形桁架的上、下弦平行就是平行弦桁架，桿件受力情況較梯形略差，但腹桿類型大為減少，多用于橋梁和棧橋中。多邊形桁架也稱折線形桁架。上弦節(jié)點(diǎn)位于二次拋物線上，如上弦呈拱形可減少節(jié)間荷載產(chǎn)生的彎矩，但制造較為復(fù)雜。在均布荷載作用下，桁架外形和簡(jiǎn)支梁的彎矩圖形相似，因而上下弦軸力分布均勻，腹桿軸力較小，用料最省，是工程中常用的一種桁架形式?？崭硅旒芨救∮枚噙呅舞旒艿耐庑?，無(wú)斜腹桿，僅以豎腹桿和上下弦相連接。桿件的軸力分布和多邊形桁架相似，但在不對(duì)稱荷載作用下桿端彎矩值變化較大。優(yōu)點(diǎn)是在節(jié)點(diǎn)相交會(huì)的桿件較少，施工制造方便。桁式組合拱橋是由兩個(gè)懸臂桁架支承一個(gè)橋梁拱組成，它除保持桁式拱構(gòu)造的用料省、跨越能力大、豎向剛度大等特點(diǎn)外，更具有桁梁的特性和可以采用無(wú)支架懸臂安裝的方法施工，使桁式組合拱橋具有一定的競(jìng)爭(zhēng)能力。我國(guó)**省建造桁式組合拱橋數(shù)量最多，國(guó)內(nèi)較知名的有以下幾座：(1)**省劍河大橋，橋梁跨徑為150m，橋面寬為11m，建于1985年；(2)**省牛佛大橋，橋梁跨徑為160m，橋面寬為11m，建于1990年；(3)**省江界河大橋，橋梁跨徑為330m，橋面寬為12m，建于1995年。**省劍河大橋2.桁架構(gòu)造常見(jiàn)材料的截面形式、強(qiáng)度等材料性能參數(shù)桁架的幾種常用材料：鋼材：而通常用于桁架中的鋼材主要有兩種：碳素構(gòu)造鋼：強(qiáng)度：含碳量約0.05%～0.70%，個(gè)別可高達(dá)0.90%?？煞譃槠胀ㄌ妓貥?gòu)造鋼和優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼兩類。而用于構(gòu)造工程中常用的是普通碳素鋼。一般Q195、Q215、Q235鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，因?yàn)楹附有阅芎?，塑性、韌性好，有一定強(qiáng)度，常軋制成薄板、鋼筋、焊接鋼管等，用于橋梁、建筑等構(gòu)造。而"Q〞表示鋼材的屈服點(diǎn)。低合金鋼：強(qiáng)度：典型碳素構(gòu)造鋼的最小屈服點(diǎn)為235MPa。而典型低合金高強(qiáng)度鋼的最小屈服點(diǎn)為345MPa。因此，根據(jù)其屈服點(diǎn)的比例關(guān)系，低合金高強(qiáng)度鋼的使用允許應(yīng)力比碳素構(gòu)造鋼高1.4倍。與碳素構(gòu)造鋼相比，使用低合金高強(qiáng)度鋼可以減小構(gòu)造件的尺寸，使重量減輕。必須注意，對(duì)于可能出現(xiàn)彎曲的構(gòu)件，其許用應(yīng)力必須修正，以到達(dá)保證構(gòu)造的鞏固性。有時(shí)用低合金高強(qiáng)度鋼取代碳素構(gòu)造鋼但不改變斷面尺寸，其唯一的目的是在不增加重量的情況下而得到強(qiáng)度更高更耐久的構(gòu)造；成形性能：具有適當(dāng)?shù)某尚涡阅?，容易地和?jīng)濟(jì)地進(jìn)展熱或冷加工以制成工程構(gòu)造的各種部件；鋼筋混凝土：由于混凝土的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)低于抗壓強(qiáng)度，因而素混凝土構(gòu)造不能用于受有拉應(yīng)力的梁和板。如果在混凝土梁、板的受拉區(qū)內(nèi)配置鋼筋，則混凝土開(kāi)裂后的拉力即可由鋼筋承當(dāng)，這樣就可充分發(fā)揮混凝土抗壓強(qiáng)度較高和鋼筋抗拉強(qiáng)度較高的優(yōu)勢(shì)，共同抵抗外力的作用，提高混凝土梁、板的承載能力。鋼筋混凝土構(gòu)造鋼筋與混凝土兩種不同性質(zhì)的材料能有效地共同工作，是由于混凝土硬化后混凝土與鋼筋之間產(chǎn)生了粘結(jié)力。它由分子力〔膠合力〕、摩阻力和機(jī)械咬合力三局部組成。其中起決定性作用的是機(jī)械咬合力，約占總粘結(jié)力的一半以上。將光面鋼筋的端部作成彎鉤，及將鋼筋焊接成鋼筋骨架和網(wǎng)片，均可增強(qiáng)鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力。為保證鋼筋與混凝土之間的可靠粘結(jié)和防止鋼筋被銹蝕，鋼筋周圍須具有15～30毫米厚的混凝土保護(hù)層。假設(shè)構(gòu)造處于有侵蝕性介質(zhì)的環(huán)境，保護(hù)層厚度還要加大。梁和板等受彎構(gòu)件中受拉力的鋼筋，根據(jù)彎矩圖的變化沿縱向配置在構(gòu)造構(gòu)件受拉的一側(cè)。在柱和拱等構(gòu)造中，鋼筋也被用來(lái)增強(qiáng)構(gòu)造的抗壓能力。它有兩種配置方式：一是順壓力方向配置縱向鋼筋，與混凝土共同承受壓力；另一是垂直于壓力方向配置橫向的鋼筋網(wǎng)和螺旋箍筋，以阻止混凝土在壓力作用下的側(cè)向膨脹,使混凝土處于三向受壓的應(yīng)力狀態(tài)，從而增強(qiáng)混凝土的抗壓強(qiáng)度和變形能力由于按這種方式配置的鋼筋并不直接承受壓力，所以也稱間接配筋。在受彎構(gòu)件中與縱向受力鋼筋垂直的方向，還須配置分布筋和箍筋，以便更好地保持構(gòu)造的整體性，承當(dāng)因混凝土收縮和溫度變化而引起的應(yīng)力，及承受橫向剪力。木材：木材有很好的力學(xué)性質(zhì)，但木材是有機(jī)各向異性材料，順紋方向與橫紋方向的力學(xué)性質(zhì)有很大差異。木材的順紋抗拉和抗壓強(qiáng)度均較高，但橫紋抗拉和抗壓強(qiáng)度較低。木材強(qiáng)度還因樹(shù)種而異，并受木材缺陷、荷載作用時(shí)間、含水率及溫度等因素的影響，其中以木材缺陷及荷載作用時(shí)間兩者的影響最大。建筑用木材，通常以原木、板材、枋材三種型材供給。原木系指去枝、去皮后按規(guī)格加工成一定長(zhǎng)度的木料;板材是指寬度為厚度的三倍或三倍以上的型材;而枋材則為寬度缺乏三倍厚度的型材。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)木材的缺陷情況對(duì)各種商品木材進(jìn)展了等級(jí)劃分，通常分為一、二、三、四等。構(gòu)造和裝飾用木材一般選用等級(jí)較高的木材。對(duì)于承重構(gòu)造用的木材，又根據(jù)"木構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)"(GBJ5—88)的規(guī)定，按照承重構(gòu)造的受力要求對(duì)木材進(jìn)展分級(jí)，即分為I、II、III三級(jí)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的受力種類選用適當(dāng)?shù)燃?jí)的木材。例如承重木構(gòu)造板材的選用，根據(jù)其承載特點(diǎn)，一般I級(jí)材用于受拉或受彎構(gòu)件;II級(jí)材用于受彎或受壓彎的構(gòu)件;III級(jí)材用于受壓構(gòu)件及次要受彎構(gòu)件。三．實(shí)驗(yàn)的過(guò)程1.設(shè)計(jì)過(guò)程以下是我們?cè)O(shè)計(jì)的12個(gè)方案。方案1方案2方案3方案4方案5方案6方案7方案8方案9方案10方案11接下來(lái)以其中一個(gè)設(shè)計(jì)方案為例，對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)展詳細(xì)闡述。構(gòu)造的構(gòu)件.圖SEQFigure\*ARABIC1圖SEQFigure\*ARABIC2圖SEQFigure\*ARABIC3圖SEQFigure\*ARABIC4圖SEQFigure\*ARABIC5圖SEQFigure\*ARABIC6提示：

圖1是該構(gòu)造的前視圖，每個(gè)部件的中間表示它的軸。此外，我們對(duì)不同元素的標(biāo)記是從1號(hào)到11號(hào)〔部件12是兩個(gè)構(gòu)造之間的連接件〕。

圖2表示頂部梁1，主梁2和底部支撐梁3的構(gòu)造，梁1,2,3，用外表上的豎直線分割，由于定位所有其他構(gòu)件。

圖3和圖4表示各構(gòu)件具體的尺寸，作為我們做出準(zhǔn)確模型的根底依據(jù)。圖5和6解決我們切材料的方式。A*指6*6的輕木條和B*指6×3輕木條。TableSEQTable\*ARABIC1SummaryofElementsNumberAmountLength(cm)SectionalDimensions(mm*mm)TotalLength(cm)Tips1230.976*661.94A2:22241.456*6&6*382.9Strengthenbothsides41.45*2=82.9A1:2B3:23411.46*345.6B1:44410.816*643.24A2:2A5:2549.46*637.6A4:46410.816*643.24A4:47810.816*6&6*386.48A3:8Strengthen4elementsinbothsides10.81*2*4=86.48B4:8846.826*627.28A1:1A2:1A4:1B5:making1elementwith6*3944.46*617.6A3:1A5:2B5:making1elementwith6*310411.46*645.6A5:41146.826*627.28A5:2B5:making1elementwith6*3121586*3120B1:5B2:10Sum638.76Tipsshowthewaytoembodythearrangementofmembers,whichisalsoincludedinfigure5&6.設(shè)計(jì)在解釋我的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們真的要說(shuō)感謝我們的教師，因?yàn)檫@次比賽給了我們一個(gè)學(xué)習(xí)SAP2000的時(shí)機(jī)。在設(shè)計(jì)之初，我們做的第一件事就是要弄清楚輕木的力學(xué)性能。然而，我們發(fā)現(xiàn)，材料中介紹附錄資料是從互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)完全不同。雖然一樣的屬性有不同的數(shù)值，但是我發(fā)現(xiàn)極限拉伸強(qiáng)度總是比壓縮強(qiáng)度大，這意味著輕木能承受較大的拉力。在最后，我們?cè)O(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度7MPa和拉伸強(qiáng)度14MPa的構(gòu)造。另外，木材可以被歸類為脆性材料，這意味著，在該設(shè)計(jì)中，我們不必考慮它的屈服。這是我設(shè)計(jì)的前提。QUOTEQUOTEQUOTEQUOTEFor6QUOTE6balsawood,ultimateforceandmoment:QUOTEFor6QUOTE3balsawood,ultimateforce在設(shè)計(jì)之前，我也在互聯(lián)網(wǎng)上看到了很多關(guān)于構(gòu)造設(shè)計(jì)的材料。然后，我總結(jié)的一條根本原則，基于二剛體原則，在一個(gè)根底三角形上增加二剛體以形成靜定體系，然后，通過(guò)對(duì)構(gòu)造施加力的作用找到構(gòu)造最薄弱的位置并通過(guò)改變構(gòu)件之間的角度和構(gòu)件的長(zhǎng)度以加強(qiáng)構(gòu)造強(qiáng)度。最后，雖然你滿足尺寸要求，有些元素還是要承受很大的力，你可以添加一個(gè)或兩個(gè)要素去分擔(dān)這個(gè)力，這將使系統(tǒng)變成超靜定體系?；谶@個(gè)原則，我開(kāi)場(chǎng)了我的設(shè)計(jì)。1、所有的元素都鉸鏈連接，因?yàn)樵摬牧喜荒艹惺芤粋€(gè)較大的彎矩。,2、只考慮了兩個(gè)框架中的一個(gè)。

3、在頂梁中點(diǎn)處施加1N負(fù)載，方便分析。4、用連續(xù)輥支撐模擬真實(shí)的支持條件。

5、所有構(gòu)件橫斷面尺寸都為6*6。1stedition從圖中，我們可以發(fā)現(xiàn)，中間的三角形的兩條邊要承受0.7的壓縮力，第3條邊要承當(dāng)0.62的拉力，這意味著這些元素都為0.7和0.62的系數(shù)。然后我改變了一些構(gòu)件的位置和長(zhǎng)度，以降低系數(shù)。2ndedition這是第二個(gè)方案，雖然該構(gòu)造的系數(shù)足夠小，但該構(gòu)造的尺寸不符合要求。同時(shí)，左邊和右邊的元素太長(zhǎng)以至于不能承受較大的力，因?yàn)樗鼈兛梢员粡澢?rdedition此方案是完美的，系數(shù)小并且有兩個(gè)較長(zhǎng)的元素分擔(dān)力。我們只需要增加中間的三角形的橫截面面積。不過(guò)，關(guān)于跨度的定義，我的理解和比賽的規(guī)定有不同之處，因此我必須再次進(jìn)展更改。4thedition(Finaledition)在最終方案中，所有的尺寸要求得到滿足。所有的單元尺寸也被確定。雖然最大的系數(shù)增加了一點(diǎn)。AnalysisoftheFinalEdition.(Apply100Nforceatthemiddlepointofoneframe)SEQ_\*ARABIC1A*ialforceSEQ_\*ARABIC2Deformationwithfactor1SEQ_\*ARABIC3Deformationwithfactor300000從上面的圖可以看出100N的力不會(huì)對(duì)構(gòu)造有很大的影響。構(gòu)造甚至不變形。力加到300000，我們可以說(shuō)，它變形了一點(diǎn)。因?yàn)檫@些數(shù)字顯示的所有信息清楚，我認(rèn)為這是足夠的。最大壓應(yīng)力和最大拉應(yīng)力的估計(jì)：現(xiàn)在，我想解釋一下，為什么我用"系數(shù)法〞來(lái)分析的構(gòu)造，設(shè)計(jì)之前我有很多的假定，因?yàn)槲覀儾豢紤]材料的屈服，可以應(yīng)用胡克定律，當(dāng)500N力作用時(shí)，結(jié)果將是1N結(jié)果的500倍。因此，用最終的壓縮力和拉伸力，就可以直接找到的估計(jì)。

計(jì)算處理將被跳過(guò)。預(yù)估值如下。

F_C=504N

F_T=756N同時(shí)，我們認(rèn)為構(gòu)件的彎曲破壞是不必要考慮的，因?yàn)闃?gòu)造的尺寸不夠大。如果該構(gòu)造被制成完全，它可以承受120kg的重量。2.制造過(guò)程模型的制作時(shí)間限定為四個(gè)小時(shí)，四人一組完成一個(gè)模型，每組配有工具：鋼尺一把，美工刀3把，502強(qiáng)力膠2瓶，圖釘假設(shè)干，6×6mm巴莎木5根，6×3mm巴莎木5根，節(jié)點(diǎn)用竹片1張。在設(shè)計(jì)的局部中，我們以實(shí)驗(yàn)結(jié)果最好的第七組的橋模型進(jìn)展說(shuō)明，而11個(gè)模型的制作都是按照一樣的方法，所以在制作局部以第七組的模型作為范本說(shuō)明。首先，我們根據(jù)設(shè)計(jì)中的桿件分配圖，將需要的桿件裁剪好，并留多0.5至1厘米，再將其根據(jù)構(gòu)件拼接關(guān)系圖中的角度剪裁邊角。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)6×6mm截面的木材不能滿足設(shè)計(jì)需求，于是我們就將局部6×6mm截面桿件設(shè)計(jì)使用兩根6×3mm的桿件粘結(jié)使用，將其作為理論分析并上不受力的中間連桿。經(jīng)過(guò)剪裁，修飾，編號(hào)，整理之后，就開(kāi)場(chǎng)拼接過(guò)程。桿件分配圖構(gòu)件拼接關(guān)系圖因?yàn)檎鶚蛴蓛删植客耆粯拥臉?gòu)造組成，所以我們選擇將兩局部分開(kāi)制作，最后再將兩局部用連桿連在一起。完成了整合之后，將節(jié)點(diǎn)用節(jié)點(diǎn)板進(jìn)展加固。在制作的過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)即使在制作之前用電腦繪圖后確定的角度裁剪真正實(shí)施起來(lái)仍然很難以完成完美拼接，需要我們用小木屑來(lái)填充桿件拼接處的空隙。而且由于手工的不準(zhǔn)確，兩邊構(gòu)造不完全一樣，這樣處于中間的連桿不能與兩邊的構(gòu)造垂直，而在制作完成之后，橋不能平穩(wěn)地被放在鉸支撐上。這些都為加載時(shí)橋發(fā)生橫向扭曲導(dǎo)致構(gòu)造破壞埋下隱患。3.加載過(guò)程上圖為本次模型加載試驗(yàn)的原理圖。在進(jìn)展加載之前，橋的質(zhì)量需要被測(cè)量并做記錄。并提出一個(gè)對(duì)橋梁所能承受最大荷載的預(yù)估值。橋梁在加載時(shí)，兩段由支座簡(jiǎn)支。并在橋梁中部放置一鋼梁并系一桶在下面作為施加砝碼的容器。在橋梁放置完畢后，由一名同學(xué)緩慢施放砝碼。每次增加砝碼后應(yīng)等待10秒，假設(shè)橋梁未倒塌則視為有效荷載。假設(shè)加載后10秒內(nèi)橋梁倒塌，則本次的加載砝碼前的總重為最終荷載。上圖為橋梁中部連接砝碼桶與橋梁主體的鋼梁在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)加載時(shí)由于器材規(guī)格和材料的有限，現(xiàn)場(chǎng)的橋梁支座采取了鉸支座代替了圓桶支座。加載所用的砝碼另外加了沙子作為備用。上圖為試驗(yàn)所用支座加載中遇到的問(wèn)題由于橋梁的跨度設(shè)計(jì)不適宜，有些組無(wú)法完美的與支座結(jié)合，導(dǎo)致橋面不水平，增加的加載的難度。橋高設(shè)置過(guò)高導(dǎo)致鋼梁無(wú)法擱置在橋上。砝碼準(zhǔn)備不充分，但最后利用沙子繼續(xù)加載根本解決問(wèn)題。大多數(shù)組都是由于節(jié)點(diǎn)處理不充分手工較差，導(dǎo)致沒(méi)有到達(dá)理想的結(jié)果。四．實(shí)驗(yàn)總結(jié)1.實(shí)驗(yàn)總結(jié)總體來(lái)看，這是11個(gè)方案所設(shè)計(jì)出的橋梁模型的破壞形式分為三種：構(gòu)造傾倒(方案一、三、五、七)，節(jié)點(diǎn)破壞〔方案一、二、四、八、十一〕以及桿件破壞(方案六、七、九)。而其實(shí)際承載能力均小于設(shè)計(jì)值，其中有主觀原因也有客觀原因?？陀^原因在于我們制作模型的材料的實(shí)際抗拉壓強(qiáng)度與理論值有較大偏差?？陀^原因主要分為以下幾類：節(jié)點(diǎn)處粘接不結(jié)實(shí)。節(jié)點(diǎn)連接錯(cuò)位，導(dǎo)致其梁構(gòu)造桿件受到較大剪力而破壞。如圖：下部斜撐與上部柱構(gòu)造連接錯(cuò)位，一方面導(dǎo)致柱所受荷載無(wú)法直接傳遞給斜撐，另一方面導(dǎo)致橫梁在連接處所受的剪力過(guò)大。在設(shè)計(jì)過(guò)程中沒(méi)有考慮到桿件厚度，導(dǎo)致實(shí)際制作過(guò)程中局部桿件長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短，都或多或少降低了構(gòu)造的承載能力。手工制作能力有所欠缺，導(dǎo)致最后做出來(lái)的模型前后