第四届“桥梁模型设计与制作”大赛作品展

第四届“桥梁模型设计与制作”大赛作品展（精选2篇）

1.第四届“桥梁模型设计与制作”大赛作品展 篇一

暨

城市建设学院

第六届 结构模型设计大赛

活

动

策

划

书

2012年3月15日

前言

大学生时期，是我们人生中最美好的时期，我们青春，我们狂热，我们可以恣意挥洒个性。但同时，这个时期也是我们不断汲取知识，丰富自己羽翼的时期。2012年，南华大学第四届结构模型设计大赛的战鼓已经敲响。今年对所有南华学子来说也是特别的一年。因为就在今年，南华大学提升为本科一批院校。为了响应国家关于加大培养大学生创新能力的号召，加强对湖南省结构模型设计大赛的重视，同时也为了证明南华大学的实力，彰显南华学子的个性,丰富我校大学生的课外科技活动，多方面培养大学生的创新思维和实际动手能力，加强同学间的合作交流，培养团队意识。经共青团南华大学委员会的批准，决定举办南华大学第四届结构模型设计大赛。

结构模型设计大赛是由教育部批准支持的九个全国性大学生科技创新赛事之一。它是一项极富创造性、挑战性的科技竞赛。现已在湖南省举办多届，具有较大的影响力。其中第一届比赛于2004年由湖南大学承办，并在各高校的配合下取得了圆满成功，为后来比赛的顺利举办奠定了基础。

在第三届中南地区结构模型设计大赛中我校代表队取得了三等奖的好成绩，此项成绩不仅又一次增加了学校在省级结构模型比赛中的荣誉，而且象征着南华大学学生科研水平又上了一个新的台阶。2010年12份，湖南省第四届结构模型设计竞赛在中南大学举办，城市建设学院代表南华大学参赛，取得了二等奖和三等奖的好成绩。结

构模型设计大赛是南华大学城市建设学院的一项特色活动，在南华大学第二届结构模型设计大赛中，88克的纸质桥梁模型承受了46千克的重量达到了523倍荷载比的成绩，又一次刷新了我们的成绩。在第三届结构模型大赛时，我们也作出了非常好的成绩，而且一直以来结构模型设计大赛都广受师生的青睐，这表明了同学们对科技创新的兴趣爱好，也体现了科教兴国的理念已深入人心，这些无疑是对这次我们将成功举办的第四届结构模型大赛的最好征兆。

为了第四次结构模型大赛能如期如质地圆满完成，我院师生，尤其是我院学生科协已经做好了充分的准备来迎接这次挑战。并以上届为基础上，弥补其不足而发扬其优点，要使这次大赛达到更高的成绩、更高的水准和更高的目的。

相信在我们不断改善不断创新下，结构模型大赛将会得到更好地传播，勇于探索、敢于创新的思想将永久地传递下去。科技文明之风将吹遍大江南北，崇尚科技的新浪潮即将掀起。我们期待着第六届湖南省结构模型设计大赛在南华大学举办。

三、活动主题

设计青春结构，构建人生模型

二、活动目的

为第五届湖南省结构模型大赛选拔人才，增进同学们对专业知识和工程应用的了解，以及提高同学们勇于探索、敢于创新的素质，普及力学知识，提高动手操作能力和团队协作精神。

四、组织机构

主办：共青团南华大学委员会、南华大学教务处 承办：城市建设学院分团委、南华大学学生科协

五、活动时间

2012年3月19日——2012年4月29日

六、活动地点

南华大学南华广场

七、参赛对象

全日制在校本科生

八、参赛形式

比赛分为专业组和非专业组，各院各组可自由组队参赛，专业队每队不超过3人，非专业组没队不超过5人。并提前为参赛队以及作品命名（队名要求积极向上，充满活力，凸显青春，彰显个性）。专业组报名费24元（8张白卡纸，白乳胶一瓶，棉线一团，刷子一把），非专业组2元。（气门芯一个、软木塞一个）。

九、活动流程

1、前期工作

（1）3月18~3月31，前期宣传准备阶段。

*3月18日：宣传部出展板，海报，要求3月21日之前完成，至少三块展板。我科协完成PPT宣传片制作。（展板、海报、PPT内容）。

*3月25日：中午：校科协召集各分科协开会。将宣传资料给各分科协，要求分科协帮助宣传，务必将3月29日晚7点30

专业组开展讲座的消息传达给每一位同学（去学工室发通知）。我科协去学工室发通知，并邀请老师等出席。晚上：召开我科协列会，分配任务。（任务）

*3月20日~3月29日：宣传，贴海报，教学楼PPT播放，食堂门口摆点发传单宣传。

*3月29日：开展讲座，让更多人了解结构模型大赛（提前安排好教室，工具，宣传资料等）

*3月25~3月29日：三大食堂摆点报名，整理报名资料（注：27日之前亦可报名，报名表可从科协邮箱下载）。

*3月28日，29日：购置材料 *3月31日：分发材料。

2、初赛（1）模型制作

各院的个人参与者或团体在4月1日—4月13日期间，根据“南华大学结构模型设计大赛规程”（详见附件）制作自己参赛作品；其中

*4月8日：开展讲座，专业组解决模型制作过程中出现的问题，非专业组进行赛题讲解。

*4月9日：道具借用，设备检查

（2）在4月13日星期五晚上10点之前，各个参赛组将贴有作品名称的参赛作品统一交到城建学院五楼。

（3）4月14日—4月15日，各参赛队带作品进行初赛，比赛时由专业人员为参赛作品进行加载并对参赛作品进行评比（加载及评比规则详见附件），选出15%的优秀作品。（14日上午所有科协人员严阵以待，天晴则准备好比赛所需道具，雨天则室内举办）。

3、决赛（1）模型制作

各院学生科协于4月16日，将本院进入决赛的符合标准的作品说明书移交到校科协办公室，将入围名单公布于众，免费分发材料，开始制作决赛模型。4月16日~4月28日参赛队进行模型制作。

（2）4月28日晚10点之前参赛队上交模型

（3）4月29日进行决赛，加载计算完之后确定比赛名次，宣布比赛结果，并且颁奖。

（4）各院学生科协尽守其责，完成相关任务并协助校科协做好比赛当天的各项工作。

3、后期工作

（1）对15%的作品再次评比，从中选出一、二、三等奖及优秀作品（当场作出）；

（2）比赛结束后，在南华广场举行颁奖典礼，同时颁发荣誉证书，在后期给予一定的物质奖励；

（3）校科协和各院学生科协召开会议，总结此次活动的成功和不足之处，并做好活动资料的整编，以及对参赛作品材料的违规检查。

（4）后期制作海报、展板，刊登获奖作品信息，进行全校宣传；

十、注意事项

1、参赛作品不准购买、抄袭，制作材料及相关注意事项必须严格按照要求执行，对于不符合规格的作品，将取消其参赛资格。

2、比赛严格按照公平、公正、公开的原则，由评审团和监督队对整个比赛过程进行审评和监督。

3、各院学生科协必须协助校科协做好活动的各项工作。

4、具体比赛安排可能因天气原因而有所变动，望各参赛队员见谅。

竞赛工作组联系电话：

谢伟：***（专业组）郭娅：***（非专业组）

十一、奖项设置

专业组

非专业组

冠军

名名

一等奖 亚军

名名

二等奖 季军

名名

三等奖 优胜奖 5名

5名

最佳创意奖

2名

2名 优秀组织奖

2名

十二、经费预算

1、海报、横幅

200

元

2、奖项及奖金

一等奖

2*100

元 二等奖

4*50

元 三等奖

6*30

元 优胜奖

名 最佳创新奖

名 优秀组织奖

名

3、矿泉水及比赛相关物品

320

元

4、邀请记者及媒体

500

元

总计： 1600 元

十三、附件

附件一：《南华大学第三届结构模型设计竞赛专业组规程》 附件二：《南华大学第三届结构模型设计竞赛非专业组规程》

共青团南华大学委员会 南华大学教务处

城市建设学院

南华大学学生科协 2012年3月15日

附件一：

《南华大学第四届结构模型设计竞赛专业组规程》

专业组赛题

一、设计制作要求

（1）模型制作材料要求：

1模型制作必须使用相同规格的材料：8○

张白卡纸、棉线、白乳胶，其中白卡纸质量216g/张，尺寸为790mm×1090mm，一瓶白乳胶450g。

2允许参赛队对所给材料进行加工、组合。○3模型必须符合理论设计方案要求并与方案图、说明书一致。不允许用颜○料对模型作美术装饰。不得使用非指定的其它任何材料，不可改变材料的力学特性（如将白卡纸中浸入乳胶等），否则直接取消其参赛资格或比赛成绩。

4模型制作工具由各参赛队自备。○5要求在材质相同的条件下，设计制作出外形美观，结构合理，在恒定荷○载下1/3加载点挠度比较小，跨度比较大，材料尽可能节省（模型重量轻），承载能力比较大的作品。

（2）模型尺寸要求：

1本次比赛模型设计内容为：对龙门吊吊点运行到轨道1/3处，进行结构○设计。

2龙门吊模型为纸质受力结构，结构形式不限（不要求结构一定要左右对○称），应包括龙门架、吊车轨道（此处因条件限制，可只做出部分轨道）和吊车安装位置等龙门吊必要部分，符合设计及加载要求并与说明书一致。

模型尺寸规定: 模型长度不超过1000mm，高度不超过500mm，宽度不超过400mm。在跨中加载处模型宽度应不超过220mm，以满足安装加载装置的要求。

龙门吊模型净跨度不小于600mm，此跨度范围内净高度不小于300mm，要求该空间内（横向为无限宽）及以下不得有任何结构或构件阻碍吊车使用，如图1所示。

与承载平台同一高度处为吊车轨道平面，要求该平面长度不小于对应的净跨度。

图1 模型及加载装置示意图

（3）支座及加载条件

加载在两水平等高的平台间进行，加载台净距600mm，最大宽度为1000mm，只提供竖向支承，不提供水平方向支承。模型不受其他装置固定。

按同等条件自然公平原则，模型应能承担一定程度现场条件实际偏差（如台面不平、加载偏心、自然风等随机条件）。

承载平台位于模型模型净跨1/3位置，应具有足够的强度和刚度，并预留放置加载钢板的空间，满足安装加载装置的要求。用彩色笔示出该平台的中心线，中心线与跨中位置的轴向偏差不得大于10mm。

加载装置为一块长度为220mm、宽度为100mm的钢板，穿过模型后两端用吊杆与一吊篮相连，用砝码进行加载，如图1所示。

（4）加载比赛要求：

(1)在规定的时间内完成模型制作并提交作品。提交作品时称重和拍照。

(2)各参赛队通过抽签确定作品的加载次序。

(3)所有加载过程由参赛选手亲自完成。如有需要，可请求工作人员协助完成，但工作人员不为加载过程中的任何结果(包括失误)负责。

(4)参赛者在比赛时应听从工作人员的指挥，并注意安全。

(5)获奖作品在比赛结束后由组委会工作人员检查模型材料组成是否符合规定或对作品进行保存。

二、理论方案要求

(1)理论方案的内容应包括：设计说明书、方案图和计算书。设计说明书应包括对方案的构思、造型和结构体系及其他特色方面的说明；方案图应包括结构整体布置图、主要构件详图和方案效果图；计算书应包括结构选型、计算简图、内力分析、承载能力估算等。

(2)理论方案封面必须注明作品名称、参赛队员姓名和专业班级。(3)理论方案要求用A4纸打印，一式三份及电子文档在提交模型作品的同时交到竞赛组委会，逾期作自动放弃理论方案评审处理。

三、结构模型比赛评分标准

总分为100分，包括结构造型与体系、理论分析、模型制作和加

载试验4个方面。

1、结构造型与体系（10分）

按模型结构的构思、造型和结构体系的合理性、实用性和创新性评分。

2、模型制作（10分）

按模型制作工艺情况评分。

3、理论分析（10分）

按设计说明书、方案图和计算书内容的完整性、正确性评分。以上3项得分由大赛评委会在结构模型加载前进行评定。每项评分最高为10分，最低为5分。去掉最高分、最低分后，余下评委评分的平均值为该项得分。

特别说明：模型尺寸及材料使用不符合设计制作要求的，或参赛过程中有其他违规现象的将直接淘汰，不进入加载试验阶段。

4、加载试验（70分）

模型作品及加载装置安装由参赛队员完成，位移测试装置由工作人员安装。加载由参赛队派代表在裁判的监督下进行，加载过程在2分钟内完成，加载点中心为模型净跨1/3（即图1中位移计放置处）。每队有两次加载机会。第一次为必需加载，即每队必须完成此次加载后方能计分，加载重量为40㎏，加载完成后静止1分钟，读取位移计的读数值；第一次加载完成后，撤除位移计，进行第二次加载。第二次为选择加载，即每队可选择进行此次加载或放弃此次加载机会，加载重量分别为0㎏，20㎏，30㎏，加载成功的队可按不同的加载

重量获得相应加载分数，加载失败的队则按不同的加载重量扣除相应分数，此次加载不计加载点处挠度值，只计加载重量。

1）、如果出现下列任一情况，将视为结构失效或试验终止，且本级加载质量无效，不计入有效成绩：

(1)模型尺寸不符合规定要求；

(2)模型无法正确安装就位、无法按规定的加载测量方式进行加载和测量；

(3)模型1/3跨加载点处的竖向位移最大值超过规定的限值（20 mm），或经评委确认其它部位位移明显超过跨中位移限值的；

(4)模型在加载过程中出现主要构件脱落、结构或构件失稳、结构变形过大和破坏等经评委确认的情况；

(5)评审委员会认为超出正常允许情形的其他失效情况。

2）、完成加载试验的模型，得分分两部分，分别按以下方法计分 <1>第一次加载完成后，加载点处挠度值(1)评价指标：静载Z100说明：

1静载时为最后额定荷载下跨中挠度值f（mm）； ○2m为模型总质量（kg）； ○3l○1mf，此项指标为无量纲系数。l1l2为模型最外端之间的跨度（m），l2为跨中横向净空；

4100为放大系数。○

(2)各参赛队中取最小的Zmin,Zmax者，记静载加载试验得分分别为满分和最低分：

分，分。

(3)其他队静载试验得分分别为

分。

<2>额外加载重量

按额外加载重量M多少来评定。加载重量M=0㎏时，可得H=0分；加载重量M=20㎏时，加载成功可得H=3分，加载失败则得H=-3分（即扣除3分）；加载重量M=30㎏时，加载成功可得H=5分，加载失败则得H=-5分（即扣除5分）。

注：评定办法：各参赛队总分为以上1～4项得分之和，按得分从高到底确定名次。

（注：本竞赛规程解释权归城市建设学院分团委所有。）

附件二

（二）非专业组：

要求各参赛队利用竞赛组委会指定材料制作多级水火箭发射模型。

一、竞赛作品要求

1、制作建筑模型材料：2.25L的可乐瓶、剪刀、单面刀片、实验室用软胶塞、球类气针、圆珠笔芯、订书机、双面胶、彩色装饰纸、保鲜膜等轻便不透风的材质。

（1）、要求作品具有创新性，结构合理，制作精巧，外形美观。（2）、完整的作品包括以下部分： ①模型设计说明书。

要统一用A4打印纸，装订成冊，内容包括： a、模型设计说明书封面；

b、方案的构思、设计精神与设计灵感来源； c、模型效果图；

d、所用材料清单，设计尺寸。②结构模型（实物）。

模型制作需符合设计制作要求并与说明书一致，如修改模型，要求同时修改说明书。

③作品设计介绍用视频、或PPT。

要求简单明了，用于在决赛时，进行自我介绍本组作品，不可拖

沓冗长。

二、比赛要求：

1.方案：要求模型具有安全性，拥有一定能力的飞行能力，并且采用多级火箭设计。

2.模型要求：组委会提供实验室用软胶塞及球类气针，不得使用化学方式推进火箭，必须为组委会指定原理。

3.材料：模型软塞及气针部分必须使用组委会提供的材料，允许参赛队对其余材料进行自我寻找、修改，即在使用组委会指定发射原理的情况下其余材料不做限制。4.三、检测程序如下：

1上交参赛者模型设计说明书； 2参赛者对模型进行简单介绍和描述； 3评委就有关问题进行提问和点评； 4选手作品试飞进行打分； 5公布成绩。

四、评定标准：

初赛评分标准：

以水火箭的有效射程为准，要求水火箭在赛场规定区域内着陆，且在发射过程中无损坏或脱节的情况。

复赛评分标准：

1.模型美观、造型分15分。2.参赛选手的说明书15分。

3.模型飞行距离、飞行状况70分。此项评分中，评分标准为： 该单项得分数值为：作品飞行距离除以最远飞行距离乘以70。（共一百分）

4.最后得分评分方式：去掉最高分、最低分后，得分为余下评委评分的平均值。

五．需要工具 1，音箱和话筒； 2，标尺两把； 3，气筒四把（租）。

共青团南华大学委员会 南华大学教务处

城市建设学院

南华大学学生科协 2012年3月15日

2.第四届“桥梁模型设计与制作”大赛作品展 篇二

一、赛题简介

总体模型由给定的山体模型、制作的桥梁模型和作为底座连接用的承台板三部分组成 (如图1、图2所示) 。给定的山体模型有虎口、隧洞和棱台山体模型。承台板的标高为±0.00m, 虎口山体虎口底面的标高为﹢0.14m, 隧洞山体洞口底面的标高为﹢0.30m, 棱台山体山顶平面的标高为﹢0.20m。桥梁模型由A、B两段桥依山而成。A、B桥段结构的所有构件及节点均采用给定竹材与502胶水手工制作完成。A、B桥段结构桥面板制作时要求满铺, 不允许有空隙。B桥段在给定位置设有减速带。连接用承台板主要用来承托给定的山体模型和制作的桥梁模型, 模型与承台用自攻螺钉通过连接件连接, 承台板采用生态实木板制作。承台板上设有一条具有一定宽度的模拟河流流经A、B桥段, 为便于通航, 河流内不允许设置桥墩。

二、结构选型

对于这次的设计, 我们分别考虑了斜拉桥、拱桥、桁架桥和梁式桥的设计方案。斜拉桥可以看作是大跨径的公路桥, 且对柱塔刚度有较高的要求, 所以斜拉桥对材料的要求比较高, 对于用厚竹皮做柱来讲, 既增加桥梁重量又费材料;拱桥最大主应力沿拱桥曲面而作用, 而沿拱桥垂直方向最小主应力为零, 可以很好的控制桥梁竖直方向的位移, 但选择拱桥需要提供的强大端部锚固, 且提供水平力, 显然也不是一个好的选择;桁架桥具有比较好的刚度, 腹杆即可承拉亦可承压, 但对柱的承载能力有很高的要求, 因此, 我们也放弃了制作桁架桥的想法;而梁式桥有较好的承载弯矩的能力, 也可以较好的控制使用中的变形, 桥梁具有足够的稳定性, 所以, 相比之下我们最后选择了梁式桥。

三、结构布置

图3为本次参赛的结构总体图。A段桥 (图4) 是连接虎口与隧洞, B段桥 (图5) 是连接隧洞和棱台。桥面宽度为120mm。在主体结构方面, 桥梁主体结构采用5片T型主梁, T型主梁横向采用错位横隔梁 (图6) 进行连接, 以保证桥梁的整体稳定性。同时, 横隔梁采用凹形, 以节约材料和减轻重量。A段和B段桥墩采用独柱墩, 为了保证柱的稳定性, 在柱墩表面用箍缠绕。根据A、B段虎口、隧洞和棱台标高不同。A桥段弧长为1465mm, A桥段中的直桥段长为73.2mm。B桥段与棱台和隧洞搭接处的弧长分别为378mm和200mm, B桥段中的直桥段长为84.4mm。A桥段共设置4根柱, B桥段共设置2根柱。

四、结构受力模拟

数值模型的建立:

此结构为T型梁结构, 涉及杆件较多, 通过手工计算难以获得准确的计算结果。因此, 我们采用结构分析软件ANSYS建立计算模型, 在建立计算模型的过程中做了一些分析假定。在假定的基础上, 采用ANSYS建立跨河处的计算模型, 如图7所示。

数值模拟分析:

桥梁跨河处为最大跨处, 对该段桥进行弯矩、剪力、应力和位移进行分析 (如图8~图11所示) , 分析表明:柱子在承受较大压力时会发生失稳破坏和弯曲破坏, 节点处会因承受较大弯矩而发生破坏。为防止结构发生上述破坏, 在制作时可以采取如下措施:[1]在节点处粘接竹片粘接板, 不仅起到连接构件的作用, 还能起到一定的抗压作用。 (2) 基于桥面各处标高不同和桥面内外标高不同, 在梁柱节点处, 尽量把梁柱节点放置靠外, 同时, 把墩柱的接口处放在桥的内侧。由数值仿真和实际加载可以看出:梁跨中处弯矩大, 应加强T型梁的梁高;桥梁转弯处, 由于动荷载作用在桥梁结构上的位置随机性很大, 容易发生桥梁倾覆。

结语

随着土木工程专业的本科生教学水平的不断提高, 对实践环节要求越来越高, 结构设计大赛难度也是逐年增高。以本文的竹桥为例, 桥梁上车载的随意性及偶然性, 要求在设计时, 要有相应的安全冗余度, 对参赛选手提出了更高的要求。结构设计大赛能全面考察学生知识综合应用能力和动手实践能力及创新能力。

摘要：大学生结构设计大赛可以提高大学生的工程实践能力和创新能力, 同时, 也增强了大学生团队合作能力。本文以2015年吉林省大学生结构设计的赛题“传承-山地桥梁结构设计及手工装配制作”为例。从赛题简介、结构选型、结构布置、结构模型数值模拟及模型分析等过程进行简述。

关键词：结构模型,模型设计,制作与分析

参考文献

[1]叶见曙, 李国平.结构设计原理[M].北京:人民交通出版社, 2009.

[2]顾凌赟, 殷怡, 徐燕, 刘宝兵.全国大学生结构设计大赛研究与竞赛指导初探[J].中国电力教育, 2011 (23) :131-132.