纸桥模型设计方案

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纸桥模型设计方案学校名称:学生姓名:学生学号:指导教师:摘要本人在桥梁设计时考虑到用纸来制作拱形结构的困难,所以采用角形结构来代替拱形结构,三角形桥面布置,桥梁与桥墩之间采用三角形结构支撑,桥梁之间用三根横柱支撑。这样增大了构件局部的抗弯矩,使荷载得到均匀有效传递。在实际制作中,结点处采用蜡线穿过柱子内部并从外部缠绕,使其结实牢靠不易;由于角形结构在受到荷载时几乎是全部杆件受压,正好让受压性能充分发挥;同时让桥梁向上有一定微小的弧度以抵制重物对桥梁向下的压力。桥墩的底部向内侧有微小倾斜,同时利用蜡线将桥墩底部与桥梁最外侧紧紧相连。使得当有重物挤压桥梁时,桥墩受一个斜向桥梁中且向下的力,这时桥墩会向内倾斜,但因为蜡线阻止桥墩倾斜的趋势,同时会使桥梁有一个向上的力顶住重物。从而达到分散重物对桥的压力。桥面梁采用三根纸管,两桥面梁之间的间距16cm。利用蜡线将角形结构的架子固定在桥梁上,同时在角形架子的两侧的三角形中用竖纸管加以支撑。考虑到单股蜡纸的承抗拉能力太小而变形又太大,因此采用多股蜡线绞在一起以提高抗拉力和减小变形。主视图:侧视图:俯视图:一、使用材料及其力学性能设计材料1:纸作为模型的主要材料,其力学受拉性能良好,不易伸展变形、受压性能由于受长细比的性质,故必须控制杆径长度的关系,但纸的抗撕裂能力差,制成的构件抗弯性能非常小。纸带套接时强度越降低50%。材料2:蜡线该材料只能受拉,不能承受压力,单股线实验时,由于伸长率较大不能满足结构受力变形后饶度的要求,故必须搓成多股,又经测试,发现涂上白胶的多股蜡线其性能非常理想。材料3、胶带能增强纸的粘接强度。二、构件力学性能整座纸桥长41cm、宽16cm、高度12cm、跨度30cm。制作桥梁和角形架子的纸管内径5mm、外径1.6mm,可承重150N,其抗拉性能完全能够承受。由于纸张的限制,其余纸管均为内径3mm、外径8mm,抗压性能有所减弱。三、承载能力估算桥面构件采用角形架子构成,经测试其两支座间距为15cm时能承受43斤的重物。桥面的腹杆由于都受轴向拉伸或压缩的,只需测试轴向力,经测试,直径16mm,1层纸,长50mm,轴向压缩能承受69N压力,纸杆抗拉性能较抗压性能强,故不需验拉力;而直径8mm、1层的纸,长90mm,轴向压缩能承受53N的压力。在模型中,拱需要水平方向推斥力,故在拱下用蜡线做成抗拉构件。

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