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1、西南交通大学第十届研究生结构设计竞赛细则双跨简支桥梁承重西南交通大学第十届研究生结构设计竞赛委员会2021年3月一、赛题名称：双跨连续式桥梁承重竞赛二、竞赛模型：竞赛模型为双跨连续式桥梁结构模型，采用软质PVC塑料板和PVC塑料管制作，具体结构形式一般为梁桥和拱桥，但不可制作鱼腹式承重结构梁桥，否则取消比赛资格。模型加载系统和测量系统由承办方提供，不可制作斜拉桥和悬索桥。桥梁结构模型由参赛选手制作（可不做桥墩），并安放于测试台上Q三、模型要求：3.1 制作材料组委会将统一提供PVC塑料板（可借助电吹风热弯后塑形）、PVC塑料管和塑料螺钉螺母三种材料，各参赛队设计、制作模型仅限于使用以上材料，且
2、允许对所给材料进行适当加工、组合。需要注明的是，PVC塑料管的单根长度不能超过25cm,否则取消比赛资格。3.2 模型重量结构模型的总重量不超过2500克，超过者不能参加比赛。3.3 模型尺寸桥梁的类型不限，但必须保持主梁和桥面为连续的，模型的纵桥向长度要求在区间（1770,1790）mm范围内，横桥向宽度要求在区间（200,250）mm范围内，模型具体长度尺寸拟定请参考实验平台示意图。桥面纵坡控制在3.0%以内（否则无法牵引小车，等同于失去比赛资格），并保持桥面连续。不符合要求的模型直接取消比赛资格。3.4 模型桥面（1）桥面铺设材料可以为PVC塑料板或PVC塑料管或两者联合体。若桥面铺设材
3、料为PVe板，则不可改变PVC板原始厚度（不可打磨,不可重叠）。（2）模型需设置相应平整，并具有一定刚度和强度的桥面构造，能够用于移动小车加载。若加载时桥面塌陷导致小车无法行进，或桥面发生破坏，算为加载失败。（3）模型桥面以上须保证不小于宽20OmmX高200mm的桥面通行净空（关于净空的概念详见规范JTGD60-2004公路桥涵设计通用规范）,以用于移动小车加载。3.5 请参赛者认真解读实验平台附图，仔细考虑支座情况（图1）。整个结构模型要求为双跨结构，实验平台共设置3个支座，位于一条直线上，两端支座中线水平间距为1770mmo模型可以利用边支座提供水平和竖向约束，但不提供转动约束。两端支座
4、间距是固定的，但中间的支座可根据需要调整高度及水平位置。3.6 模型必须按要求的尺寸和位置、在结构模型桥面系平面内、提供悬挂集中荷载的吊点和进行位移测试的测点。集中质量悬挂吊点必须位于各跨跨中，以及结构模型中轴线上。在提交模型时，吊点和测点需选手以吊环形式提前做好，并按要求固定于桥面下方，各点缠绕圈数不得多于5圈，否则限期整改。吊环采用铅发丝线制作（组委会发放，仅限于制作吊环使用），以便于悬挂破码（注意吊点处的局部加强，否则在加载过程中发生吊点损坏也算作模型加载失败）；每跨须在跨中布置两个位移测点，两个测点须关于桥轴线左右对称，且二者距离不小于200mm（图2）。需要注意的是，吊环和桥面距离2
5、5cm3cm,以便挠度测试仪能够测出桥梁挠度数据。3.7 参赛作品，必须提供详细的设计计算书。3.8 为确保公平，比赛时所有模型的加载都需按最不利的情况进行，即小车并行加载时需要停留在刚度最小位置（由评审老师选定）。四、加载设备介绍:图Ia加载设备和移动小车整体图Ib加载设备和移动小车局部五、加载与测:5.1 预载5.1.1 预载前首先须校验各参赛作品制作（包括材料、结构尺寸、净空尺寸等）是否满足竞赛规定的限制要求。5.1.2 预载前须测定参赛作品总重量G（单位：g）,并校验G数值是否满足竞赛规定的限制要求（不超过2500g）。5.1.3 对于满足重量要求和制作要求的结构，方可进行荷载加载试验
6、及位移测试。5.1.4 预载时在桥面上施加总重约2kg（暂定）的不提供额外刚度的软橡胶垫（177OmmX200mm,厚度约4mm）作为均布荷载对结构进行预压（整个加载过程橡胶垫不取下），此时不采集结构位移，然后在每跨跨中集中加载点各弹性悬挂3kg的碳码作为基准集中荷载，并以此两项荷载作为位移测试的变形基准点Q注：预载后，若结构发生较大变形，跨中的静变形量超过2cm,算作结构失效。但此静变形仅作为失效与否判据，不参与评分。若结构在超过此静变形后未破坏，可继续参赛，但不计算成绩和名次。5.1.5 计算并记录各模型的预载荷重比P/G,其中P取为3000go5.2 第一次加载5.2.1 移动小车荷载加
7、载方式为：两辆自重各为4kg的移动小车，分别从模型两端牵引相向而行，匀速通过整个模型。522移动小车通过整个模型的时间约为30秒，由工作人员牵引。5.2.3 小车移动过程中由工作人员操作仪器自动采集模型两组位移测点的4个位移值（在基准荷载下的位移为0位移、测量因移动荷载而引起的位移增量）。524发生以下情形之一者，即视为加载失败：(1)模型主要构件出现明显失稳或连接破坏(2)模型局部构造发生破坏且影响加载过程顺利进行(桥面破坏，或因塌陷导致小车无法以轮子滚动的方式正常通行，而是以底部贴着桥面滑行)(3)模型结构发生破坏而不能继续承担荷载(4)位移测点在进行位移测定的工况下的最大竖向位移超过规定
8、限值(2Omm)(5)详细内容见表25.2.5 对加载成功的作品按预载荷重比大小进行初步排名。5.3 二次加载5.3.1 加载方案二次加载方案分为两个步骤进行。第一步为位移测试荷载工况，第二步为承载能力荷载工况。参赛作品须按表1、表2所示的加载顺序进行试验，每通过一个工况的测定和校验后方可进行下一工况的加载试验。各加载步骤和荷载工况的内容及成绩评定方法详见表1和表2说明。5.3.2 位移测定位移测定在第一步的荷载工况下进行，按表1说明进行测定。所测位移数值为：在预载变形的基准上，由移动小车加载所引起的结构竖向挠曲。位移校验时其最大绝对值大于IOmm者在分数计算时为负分，若超过20mm,即视为加
9、载失败。变形过大，导致加载小车无法正常牵引过桥，也视为加载失败。5.3.3 加载试验失败判定在整个加载过程中，发生以下情形之一者，将视为加载失败，退出加载试验:(1)模型主要构件出现明显失稳或连接破坏(2)模型局部构造发生破坏且影响加载过程顺利进行(桥面破坏，或因塌陷导致小车无法以轮子滚动的方式正常通行，而是以底部贴着桥面滑行)(3)模型结构发生破坏而不能继续承担荷载(4)位移测点在进行位移测定的工况下的最大竖向位移超过规定限值(2Omm)(5)详细内容见表2表1模型第一次加载及评定系数加载加载说明测定和校验内容成绩评定系数Ki步骤工况加载失败加载通过预载按要求摆放结构模型、调试位移测试仪器。
10、O将集中力布置于跨中处，具体见示意图。集中力大小为单点3kg（用3kg的基准祛码施加）。此步骤主要是起稳定模型的作用，便于位移数值测量，提高其精确度。/校验结构是否出现整体、构件、局部破坏或结构失稳。/出现上述情况者视为该工况加载失败。/预载后，若结构发生较大变形，跨中或两端的静变形量超过2cm,算作结构失效./该步骤下测试的静变形仅作为失效与否判据，不参与评分。/若结构失效但未破坏，可继续参赛，但不计算成绩和名次。位移Kl=O位移Kl=O静载K2=0静载K2=0动载K3=0动载K3=0第一次（位移测试荷载工Ll移动荷载O两工作人员分别牵引一辆移动小车，由双车道同时匀速相向移动，通过模型。移动
11、小车长约IOCm,小车重量4kgo 当小车行驶至跨中时，须停止5秒，然后前进。 小车通过整个模型的时间限定在1分钟之内,选取整个加载过程中两组位移测点共4个位移测值中的最大绝对值作为模型竖向位移6（单位mm）。注：每组位移测点沿桥面中轴线左右对称布置两个位移计，如图2所示o撤除悬挂的集中荷载/校验结构是否出现整体、构件、局部破坏或结构失稳。/出现上述情况者视为该工况加载失败。/校验整个加载过程中模型位移值是否超限。/变形过大导致小车无法正常通行视为失败。/桥面板变形过大导致小车无法通行或桥面破损视为加载失败。位移Kl=O位移由计算Kl静载K2=0静载由P=3kg计算K2动载K3=0动载K3=0
12、备注（1）第一次加载全部成功后方可进入第二次加载流程。（2）成绩评定系数的计算参见8.2。表2模型第二次加载及评定系数加载加载说明测定和校验内容成绩评定系数Ki分步工况加载失败加载通过第二次加载（承载能力荷载工况）2.1集中力加载 将各吊点的集中力荷载增加至5kg。 单点集中力荷载由基准荷载3kg和附加荷载2kg构成。其中，基准荷载3kg破码由一根可自由变形的弹簧悬挂在吊点上，附加荷载2kg祛码由一根铅发丝线悬挂在基准荷载下方。/校验结构是否出现整体、构件、局部破坏或结构失稳。J出现上述情况者视为该工况加载失败。/该步骤不进行位移校验。位移由第一次加载6计算Kl位移由第一次加载3计算Kl静载由
13、P=3kg计算K2静载进行2.2移动荷载工况确定K2动载K3=0动载K3=02.2移动荷载 用两辆相同的移动小车串连后形成总重为8kg的一个车辆组，由工作人员从一个车道牵引，从远离刚度较弱跨的一端匀速行驶至刚度较弱跨的跨中，停止前进并停留5秒。 具体车道及刚度较弱跨的选择由现场评委根据模型加载情况指定。/校验结构是否出现整体、构件、局部破坏或结构失稳。J出现上述情况者视为该工况加载失败。/校验整个加载过程中模型位移值是否超限。位移由第一次加载5计算Kl位移由第一次加载6计算KI/变形过大导致小车无法正常通行视为失败。/桥面板变形过大导致小车无法通行或桥面破损视为加载失败。静载由P=3kg计算K
14、2静载由P=8kg计算K2动载K3=0动载K3=02.3振动加载o保持2.2荷载工况。o再增加2kg祛码在移动小车停留的一跨（由评委老师确定），剪断移动小车所在跨中的附加荷载2kg祛码的连接铅发丝线。任模型自行振动10秒后，由工作人员稳定振动弹簧，评委进行结构承载力校验。/校验结构是否出现整体、构件、局部破坏或结构失稳。/出现上述情况者视为该工况加载失败。/该步骤不进行位移校验。位移KI位移KI静载K2静载K2动载0动教K3=l备注（1）第二次加载前不允许对模型的安装进行调整。（2）成绩评定系数的计算参见8.2六、模型材料：(1)软质PVC塑料板：厚度2mm,用于制作结构构件。(2)力学性能参
15、考值：弹性模量1.5-15MPa,抗拉强度30MPao(3)塑料螺钉螺母：用于模型结构构件之间的连接，直径4mm,长度12mmo(4) PVC塑料管：外直径8mm,壁厚Imm。(5)制作工具：美工刀、钢尺、砂纸、铿刀、改锥、小型锯子、与4mm螺母螺杆配套的螺丝刀和扳手，或其他工具(不限)。注意：本次比赛不可使用任何类型的粘胶作为构件之间的连接。七、模型现场安装、加载及测试步骤：4.1 赛前准备:检查模型是否满足赛题要求；安装满足要求的模型4.2 加载及测试步骤：详见表1和表2八、评分标准：4.3 总分构成结构评分按总分100分计算，其中包括:(共25分)(共20分)(共5分)(共50分)(1)
16、计算书及设计图25%(2)结构选型与制作精度20%现场表现5%(4)加载表现评分50%(5)跨学院的参赛队伍(至少2名队员非同一学院)直接在总成绩上加1分。注：(1)初赛时仅考虑第二项和第四项得分，只进行一次加载,通过者按照荷重比排名；(2)决赛时需要考虑全部四项得分，且需要进行二次加载。4.4 评分细则A.计算书及设计图（1）计算内容的完整性（共10分）包含模型的力学计算过程，清晰详细为满分，不详为2分，没有为零分。（2）图文表达的清晰性、规范性（共15分）包含模型设计、制作和测试三方面内容，每一项各为5分。计算书可能包含的内容如：结构选型思路、结构建模及主要计算参数、受荷分析、节点构造、模
17、型加工图，模型测试照片和结果。B.结构选型与制作质量（1）结构合理性与创新性（共10分）结构合理，得7分；创新性3分（由评委老师集体评价后确定，非每个小组都能得）（2）模型制作的精致性和美观性（共10分）制作粗糙，得3分；制作一般，得5分；制作精美，得满分10分。制作粗糙者，如直接把PVC材料切割成粗糙的板或条，简单拼装后的作品。制作精美者，如桁架梁桁片整体雕刻，或桁架杆件单独制作，有节点板等细节构造的作品。C.现场表现（1）现场陈述（共3分）（2）现场答辩（共2分）D.加载表现评分（1）加载试验成绩总分50分，其中位移成绩15分、静载成绩30分、动载成绩5分。（2）位移成绩总分15分，其计算
18、方法如下：位移成绩=KIXl5（公式1）其中，位移成绩系数Kl按下式计算（为实际测试最大位移）=(io-)o（公式2）（3）静载成绩总分为30分，其计算方法如下：静载成绩=K2x30（公式3）其中，静载系数K2按下式计算K2-PM（公式4）上式中，i表示第i个模型的静载“荷重比”，即根据加载情况取P=2kg或8kg与模型重量之比；max为所有进入决赛的作品中的最大静载荷重比；荷重比等于P/G（G为作品总重量，P=3kg或8kg）。（4）动载成绩总分为5分，其计算方法如下：动载成绩=K3x5（公式5）其中，动载成绩系数K3取值为：通过动载加载工况者K3=l,否则K3=0o（5）加载试验成绩即为位
19、移成绩、静载成绩、动载成绩之和：加载试验成绩=KIXI5+K2x30+K3x5（公式6）以上评分分项中第A-C项内容均在加载前评毕，第D项内容在决赛加载试验现场评定。模型尺寸及材料使用不符合设计制作要求者，不得进入加载试验阶段。在参赛过程中有其他违规现象者将直接淘汰,不进入比赛评分阶段。以上A.D各项得分相加，分数最高者优胜。1800总体专置图1800一Ll十L2_303030-H-H-H-H*支座平面图图1加载支架及支座布置示意图说明：（1）本图尺寸单位为mm；（2）跨径LkL2参赛者自行确定；（3）两端边支座可提供竖向支撑和水平支撑；（4）中支座位置可以左右移动，高度H可以上下调节。（4）
20、位移传感器位置可移动，但必须布置在跨中，且距离符合图2要求。1.1/2IL12L2/2L2/2T勿人勿集中力加载位置d2%。一；%集中力加载位置1-A，-A挠度测点1挠度测点2图2桥梁结构集中力加载位置说明：集中力加载点布置在桥轴线上；位移测点关于桥轴线左右对称，且间距不小于200mm。九.参赛选手所需提交的资料：参赛选手需要在提交模型时向组委会提交设计说明书（即计算书）及设计图和答辩PPT（设计说明书格式为2007版及以下版本word文档一份和一式十份的纸质版本，PPT为2007版POWerPOim演示文稿），设计说明书需在封面处注明参赛队伍名称，参赛队员姓名与学号,文件夹以YXX（如YOI）组命名。文件夹内附上述文件。十.附则：10.1 本竞赛规则中若出现叙述不一致之处，请咨询竞赛组委会。10.2 本竞赛细则最终解释权归竞赛组委会。
