桥梁模型木桁架设计说明书Word文件下载.docx
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（2）由于木材顺纹受压时的纤维失稳屈曲性质，能使局部的应力集中慢慢趋于缓和，因此在受压构件中通常能够不考虑应力集中的不利阻碍。
（3）木节（如右图）对受拉构件承载能力的阻碍专门大，木节与周围木质之间的联系很差，减弱了截面，并使截面偏心受力。
而木节对受压强度的阻碍也远小于对受拉强度的阻碍。
综上所述，木构件的受压要比受拉工作靠得住的多。
方案三：
考虑弧形桁架
决定利用木构件抗压后，咱们看到，能够进一步改良为弧形桁架，其有以下优缺点：
优势：
（1）受力更接近弯矩图的形状，受力更为合理，可充分利用材料。
（2）针对本模型来讲，若是上弦杆用一整根桐木条制造，那么木条上侧受拉，下侧受压，在加荷时，构件上侧受压，下侧受拉相反。
也确实是说，弧形桐木条能提供一小部份预应力。
缺点：
但其计算复杂，而且拼装工艺也较复杂。
方案四：
交叉式腹杆桁架：
两套腹杆能够经受更大的剪力，可是自重更大。
需要计算确信荷重比（F=Q/W）进行取舍，其中Q代表模型所经受的静荷载或冲击荷载（N），W代表模型自重（N）。
斜腹杆端部伸入点构造复杂，胶水不行粘。
而且存在应力集中现象。
另，在后文的验算中，发觉结构的操纵杆件为中部的下弦杆。
增强腹杆能够提高结构刚度，但对承载力提高不大。
而本模型的评分标准是载重/自重，不需要考虑变形。
因此，我组直接没有采纳这种交叉式腹杆结构，以减轻自重。
1.2比较卯榫连接与胶连接
卯榫连接，关于本模型来讲：
木构件很小，进行卯榫连接的工艺过于复杂。
工具、材料和时刻有限。
在关键部位采纳卯榫连接提高结构的延性。
胶连接的优缺点：
高度的刚性；
在通常的情形下，当连接的面积相等时具有较高的承载能力
对不熟练的制造高度灵敏；
缺乏明显的生产操纵；
在现场制造受到严格限制；
复杂的力学机理；
往往是超级脆性的。
综上所述，我组要紧采纳胶连接，局部利用卯榫连接。
2.结构尺寸选择
2
2.1拟定梁高、节间长度、斜腹杆倾角
题目要求桥梁总长在900~100mm，梁高为100~200mm。
第一，让咱们来试探梁高越大越好，仍是越小越好。
关于平行弦桁梁。
主桁高度应先知足利用要求，对本模型，即：
题目要求的100mm~200mm。
下面考虑刚度、材料用量与梁高的关系。
在刚度方面，当跨度一按时，桁高越大，挠度就越小，梁端转角也越小，有利于小车的平顺和平安行驶；
反之，桁高越小不仅会对行车有阻碍，节点刚性次应力和活载动力作用也越大。
在材料用量方面，当跨度一按时（900mm），桁高越大，弦杆受力越小，弦杆用材量就少，但腹杆较长，腹杆用材量较大；
反之，当桁高减小时，弦杆用木量增加但腹杆用木量增大。
查阅资料说明，用量最少的梁高约为其跨度的1/6~2/13。
那个地址我组自己建模，进行了最优化设计。
梁高、节间长度、斜腹杆倾角都会阻碍斜腹杆长度，因此我组综合考虑进行了建模。
2.2最优化设计
1
1.1
1.2
2.1
2.2
2.2.1模型假设与约定
（1）在设计时，应考虑受压杆件的长度，因为压杆由稳固操纵。
可是，考虑稳固进行最优化设计过于麻烦，另外该模型木构件的长细比不是太大。
因此，本模型假设不存在稳固问题。
（2）小车的力为两个F/2的轴重，为简化计算，设为一个集中力F。
（3）桁架受轴力，忽略刚性次内力。
（4）按简支梁计算。
（5）不考虑动力效应，即取冲击系数为。
（6）只计算最不利位置。
2.2.2符号说明列表
符号
说明
L
模型长度
n
节间长度
α
斜腹杆倾角
A下标
下标杆件的截面积
f
木材强度
V
木材体积
h
桁架高度
F
小车重量
2.2.3模型图例
图例为8个节间的示用意，节间为6或10与其类似。
2.2.4最优计算
按静定结构简支钢横梁进行受力分析，计算简图如下：
计算结果如下：
考虑到上弦杆要经受同时弯矩、剪力，因此适当提高上弦杆的截面积，使其与下弦杆截面积相同，如此也便于计算。
木构件的截面积和长度列表：
项目
截面积A
长度
体积
上、下弦杆
2L
竖腹杆
（n+1）Ltanα
斜腹杆
整体积：
由此，取得斜腹杆角度为45°
。
同时，取得n越小，材料用量越小。
因此，取n=6。
（当n=4时，梁精湛过200mm）
综上，可取桥全长L=960mm，梁高h=160mm。
3.制造工艺
3
3.1胶水的薄厚与连接强度的关系
第一，咱们来看胶水的强度：
UHU胶水的强度：
120千克/平方厘米
1kg/cm2=10N/100mm2=MPa，而木材强度平均约为胶水强度过小了，因此应幸免单纯利用胶水抗拉。
尽可能利用胶水的抗剪强度。
因为通常胶缝厚度超级薄，胶与木材之间的界面存在复杂的过渡，而且胶和木材剪切模量为可相较较的数值。
通过改善连接处的粘接面形状等，提高连接强度。
通过查阅文献，咱们发觉clad（1965）取得关于经常使用的胶黏剂，当胶缝厚度为、和时，剪变模量大致相应于以下范围：
1300~1800N/mm2、700~850N/mm2、和600N/mm2。
综上，粘接时应注意以下两点：
（1）尽可能利用胶水抗剪，而不是抗拉；
（2）压紧压薄，胶水越薄越结实。
3.2木构件表面的粗糙度与连接强度的关系
指形连接如下：
这种连接能够提高抗拉强度。
受力如下。
原理在于：
（1）
（2）受剪面积增大。
其他方向的强度也增大了。
综上，增大粗糙度有利于提高抗剪强度，可是需注意保证连结构件的完全契合，不然，连接内部的缺点会致使应力集中，降低承载力。
4.其他有特色方面的说明
4
4.1纵向预应力
棉线提供预拉应力：
类似以下图这种，第一拉紧棉线，然后在两组棉线之间插入小木棒。
接着，通过小木棒的旋转让两组棉线绞在一路，拉紧下弦杆。
4.2竖向预应力
与上述工艺类似，由于支座外侧的结构受拉，提早施加预应力，对结构受力有利。
如以下图：
4.3含水率的阻碍
水分会降低木材的强度和刚度，因此应注意防潮。
别让木材受潮。
另，平纵联、横向联系要紧起到形成整体空间结构骨架的作用。
只要实验时，小车荷载不偏离中线过量，没有抗扭问题。
那么连接系不要太强，以减轻自重。
5.参考文献
[1]樊承谋等.木结构设计指南[M].北京：
中国建筑工业出版社,2020.
[2]何敏娟等.木结构设计[M].北京：
[3]樊承谋等.木结构大体原理[M].北京：
[4]东南大学等.混凝土结构[M].北京：
[5]夏禾.桥梁工程[M].北京：
高等教育出版社,2020.
[6]国家标准.木结构设计标准（GB50005-2003）[S].北京：
中国建筑工业出版社,2003.
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