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第九届全国大学生结构设计竞赛部分获奖作品赏析

作者: 来源: 发布时间:2015年12月17日

  2015年10月14~18日,第九届全国大学生结构设竞赛在昆明理工大学隆重举行,大赛吸引了清华大学、同济大学、浙江大学等109所高校的110支队伍、500余名师生代表参赛。本届竞赛是全国大学生结构设计竞赛历届以来规模最大、参赛队最多、最具特色的一次盛会。《建筑结构》杂志为本次大赛的专业期刊支持媒体。

  大赛开幕式由昆明理工大学建筑工程学院院长郭荣鑫教授主持。昆明理工大学副校长程赫明教授、全国大学生结构竞赛委员会秘书处代表毛一平教授、云南省教育厅高教处正处级谢怀昆调研员分别致开幕辞。

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  本次竞赛赛题为“传承-山地桥梁结构设计及手工与3D打印装配制作”。赛题背景为“滇缅公路”——中国在抗日战争期间有着非凡意义的生命线,其旨在弘扬当代大学生的爱国主义精神,时刻提醒我们勿忘历史,以 史为鉴。而赛题也是别树一帜,滇缅公路的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,给定的山体模型有虎口、隧洞和棱 台山体模型。桥梁模型由 A、B 两段桥依山而成。A 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;B 桥段结构的杆件采用给定竹材和 502 胶水手工制作,节点及连接部件采用给定的 ABS 塑料打印材料由 3D 打印机打印生成,最终B段桥梁结构由杆件与节点及连接部件装配而成,在装配中过程中不可使用任何胶水。

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大赛模型制作现场


第九届全国大学生结构设计竞赛专家会议

 

  经过一番角逐,河海大学代表队荣获特等奖、昆明理工大学2队等10个队伍荣获一等奖、湖南大学等23个队伍荣获二等奖、内蒙古农业大学等34个队伍荣获三等奖,安徽理工大学和华侨大学分别荣获最佳创意奖和最佳制作奖。昆明理工大学等20所高校获得优秀组织奖,香港城市大学荣获特邀杰出奖。(具体获奖名单详见文尾)

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  10月18日下午举行了大 赛闭幕式。现场聚集了各高校参赛队、相关领导以及部分媒体单位。在闭幕式主席台就坐的嘉宾有昆明理工大学副校长牛治亮教授,全国大学生结构设计竞赛委员会 秘书处秘书长陆国栋教授、秘书唐晓武教授、毛一平教授、丁元新教授,长安大学周天华教授、昆明理工大学陶忠教授、天津大学丁阳教授、华南理工大学王湛教 授、湖南大学方志教授、东南大学叶继红教授、大连理工大学李宏男教授、重庆大学张川教授、哈尔滨工业大学范峰教授、浙江大学罗尧治教授、清华大学董聪教 授、同济大学熊海贝教授等专家评审,昆明理工大学建筑工程学院院长郭荣鑫教授和党委书记马应良教授,以及云南建工集团沈家文总工程师。

闭幕式现场

 

  长安大学周天华教授对比赛进行了点评并对所有的结构模型进行分析,紧接着昆明理工大学副校长牛治亮教 授、全国大学生结构设计竞赛委员会秘书处秘书长陆国栋教授、浙江大学罗尧治教授以及云南建工集团沈家文总工程师先后发表了致辞。接下来是颁奖仪式,主席台 就坐嘉宾为河海大学等获奖代表队颁发了获奖证书及奖杯。最后,竞赛委员会宣布下一届“全国大学生结构设计竞赛”将在天津大学举办。

第十届全国大学生结构设计竞赛承办方天津大学交接“全国大学生结构设计竞赛赛旗”

 

  前8届全国大学生结构设计竞赛的举办学校分别为浙江大学(2005年)、大连理工大学(2008年)、同济大学(2009年)、哈尔滨工业大学(2010年)、东南大学(2011年)、重庆大学(2012年)、湖南大学(2013年)、长安大学(2014年)。

 特等奖

河海大学 作品名:果壳之中

桥梁模型由A、B 两段桥体依山而成。A桥段采用竹皮和502胶水制作,采用鱼腹式桁驾梁桥体系,可有效减少桥墩数量和模型质量。B段采用3D打印的节点和竹皮制作的构建进行装配式链接,这样有利于减少节点数量和提高制作速度。模型加载采用动载的形式完成,既遥控装有配重块的小车以一定速度通过手工制作并且安装在承台板上的桥梁结构。这些设计更提高了桥梁的稳定性和可用性。

 

一等奖

昆明理工大学2队  作品名:HOPE

本模型在跨河的地方使用柔性桥面,对其施加预应力保证其刚度,做出柔性大跨桥段,充分利用了竹材的抗拉强度。其它位置的结构采用刚架桥形式,刚度较大,小车完全能通过较大的爬坡坡度,而且保证了在此弧段上行车的可行性;柔性桥端头通过设置“V”形支撑和预应力拉索,有效提高大跨柔性桥段的刚度和承载力;B段中部平直跨河段采用柔性桥结构,两端分别使用简支桥段与山体相连。柔性桥端与柱之间节点采用铰接形式,有效减少了柱端弯矩,减小偏心,避免了柱的失稳破坏。

 

一等奖+最佳制作

华侨大学 作品名:侨

模型中桥面板 采用0.22mm双层复压竹皮桥面采用梁双字型组合梁的张弦梁的结构体系,设计构成了独有的多段张弦梁受力体系;桥墩则使用双柱式组合形式,形成三角形构架,中间辅以3mm0.2厚竹皮制成的T字形构体及交叉拉条。形成了以竹皮材料为主的桥式模式,该桥体以三角形的稳定性出发设计桥身,在通过多次实验,测试性能并不断增强。总体而言,模型奇特漂亮,性能效果强,受力合理,稳定性高,结构材料效力高,充分提供安全,舒适的通车环境。 

 

一等奖

上海交通大学 作品名:传承

模型采用“大跨度少桥墩”的设计路线,采用结构效率较高的张弦梁作为主要抗力构件。此外,桥梁的弯曲段采用“化曲为直”的方式。桥面梁采用较大的承载力且具有极佳的结构效率的张弦梁,关于桥梁端部连接节点,为了与桥墩支座的铰接边界相适应,桥梁端部节点也宜设置为铰接形式。B 段桥梁采用3D 节点,一般认为是铰接形式,在设计中应采用拼插、自平衡等多种手法,以提供一定刚度。

 

 

一等奖

长沙理工大学 作品名:云影桥

 

模型分为A、B两个桥段,A段桥路面部分采用了拉索柔性桥面结构体系。B段路面采用装配式结构。桥面板为一个整体构件,通过拉索将柔性桥面拉直,利于缓解车辆过B段桥减速带时产生的冲击荷载,桥墩为主要受压构件,通过截面优化设计,保证桥墩不失稳破坏,同时保证节点及构件不破坏。

 

一等奖

湖北工业大学 作品名:晴天桥

模型中A段桥梁,设计应用钢结构节点连接设计方法,采用节点板连接节点,连接传力可靠,节点连接刚度大。放样、制作标准化,提高了制作精度。且构件交汇处用节点板覆盖,美观大方。此外,对B段桥梁,考虑到桥梁连接节点所受的力主要存在于竖直平面内,于是镂空了3D打印节点的侧壁,并削薄了节点的壁厚,从而使得节点所占质量大幅下降。 同时,桥墩分离开来采用不同的尺寸设计,进一步节约用材,最终有效提高了模型整体的荷重比! 竹材沿顺纹的强度明显优于沿斜纹方向的强度,因此在模型设计中关键的构件尽量使用顺纹强度。

 

一等奖

华南理工 作品名:麟鸿桥

模型A段直道采用张弦梁的形式,在大跨度的桥梁中能达到安全和经济的平衡点,弯道是以直代弯的曲道,采用“箱梁式+加固节点”。B段直道采用V形柱子和直排柱结合,弯道采用将曲道制成弯道的形式,并根据前后轮的路线来确定弯道杆件尺寸。A段弯道处和B段每排柱子中间的横梁上分别装了3颗螺丝,从而提高了模型整体的稳定性。模型的原材料是复压竹皮,柱子是单层中竹皮粘结而成的空心柱子,每排柱子都用拉带交叉对拉,不受压力和弯矩,只受压力。

 

 

一等奖

华中科技大学 作品名:570号桥

模型结构采用了预应力的概念,各杆件受力明确,整个结构体系化繁为简。结合周密的线路设计和多次制作及实验,经反复分析和优化,模型结构选型为一个折线段的山体桥梁。整体桥梁分 A、B两段,由3个山体连接。其中A段桥梁分为6跨,用5组柱子分隔开,每跨之间设置短柱,并加以拉条。B段桥梁分为5跨,用4组柱子分隔开,每跨之间设置短柱,并加以拉条,通过3D打印机制作的节点连接。总体而言,模型结构形式简单、工艺精美、受力合理,实现了模型自身轻、结构稳定性强的目标。

 

一等奖

西南交通大学 作品名:筑梦

模型采用了“均段爬坡,附加拉条,全面协调,高速稳定”的设计理念,并以此指导进行设计,选择了受力简单,传力路径明确的连续梁桥体系,而且在拉条设置、3D打印节点设计等方面做了特色处理。A段跨河段通过斜向撑杆减小跨度并且设置斜向撑杆支撑于墩底,以减少斜杆与柱顶连接处的梁端弯矩。B段亦如此,并且通过增大立柱截面,提高立柱的抗剪和抗弯强度,通过拉条连接跨河段左右墩之间的斜向撑杆支撑点以平衡水平力,减小立柱弯矩和剪力。在A段靠近隧洞、B段靠近隧洞和棱台的桥梁边跨都使用局部张弦梁结构以提高刚度减小变形。

 

一等奖

一等奖+最佳创意-安徽理工大学   作品名:生命线

 

 模型使用不同厚度的竹片,分为A、 B两段,通过虎口、隧洞和平台连接。整体采用梁、柱和拉条结合的结构体系, 各构件受力合理; 预应力组合梁的设计,充分利用竹材的抗拉性能,使用拉条对梁施加预应力,有效地增加了梁的刚度, 保证了结构的稳定;梁用厚度为0.35mm竹片制作而成,上翼缘使用双层搭接面,宽度为4mm,; 桥墩柱与斜撑均用厚度为 0.2mm的竹片卷成 。A 桥段圆柱与梁的连 接为柱插入梁中;在 A 桥段的 后两跨的空间对角方向加入斜拉条 。 B段梁截面外包 3D打印件方 式;B段过河段跨度较大,在桥墩柱、斜撑和横撑三构件节点上,用拉条纵向拉 接,增加 B段过河段的承载能力,同时在过河段的两端分别交叉拉结,增强 B段的 抗侧刚度。模型结构简明美观,充分体现桥的耐压性和稳定性。

 

一等奖

重庆交通大学 作品名:云带桥

模型A桥段直线段采用大跨拉锚式索桥和张托式桁架桥。A 段的大跨跨墩顶设置斜拉条锚于承台板上,在安装时对斜拉条进行预应力张拉,并在桥面相应位置设通长加强带,以使预应力能很好地传递到桥面各个位置,在面板和下弦拉条中均建立较大的预拉力,而提高结构刚度、减轻结构质量,在B 段成功采用地锚式拉条稳固桥墩,有效克服下滑冲击力及离心力。为充分利用竹皮的抗拉性能,将常规桁架结构下弦杆用竹皮替代,大幅度减轻结构自重。

 

具体获奖名单如下:

 

特等奖

学校

队名

作品名

河海大学

果壳之中

果壳之中

一等奖

学校

队名

作品名

昆明理工大学2

红土赤子

HOPE

华侨大学

华巨中国队

上海交通大学

虹之队

传承

长沙理工大学

云影队

云影桥

湖北工业大学

铁三角

晴天桥

华南理工大学

砼仁队

麟鸿桥

华中科技大学

菘之骥 

570号桥

西南交通大学

竢实扬华队

筑梦

安徽理工大学

筑梦战队

生命线

重庆交通大学

云带桥队

云带桥

二等奖

学校

队名

作品名

湖南大学

螳螂队

滇缅彩云

合肥工业大学

Beyond

天工飞虹

福州大学

云梦队

云梦

重庆科技学院

重科队

飞虹通堑

厦门大学

厦门大学队

鹭桥

南京航空航天大学

双龙

双龙

兰州大学

3D梦之星

中山竹桥

东北林业大学

兴茂队

兴茂桥

内蒙古科技大学

梦之路

索跃

长安大学

长安之红团队

长安虹

浙江工业大学

“浩影东飞”

浩影东飞

青岛理工大学

筑梦队

海角七号

福建工程学院

苍霞队

思源

内蒙古工业大学

砼之队

凤凰

桂林理工大学

乘风队

乘风

广东工业大学

创想梦之队

梦之创想

西安科技大学

同行人

龙脊

天津城建大学

天成4.0

生命线

西南交通大学(蛾眉校区)

名山队

光辉桥

湖南科技大学

龙盘虎踞

虎踞龙盘

南京林业大学

逸林

逸林

昆明学院

胜羽队 

“万众一心”山地桥

宁波大学

凌云战队

胜利之桥

三等奖

学校

队名

作品名

内蒙古农业大学

飞跃

传承

东南大学

心花路放队

飞渡

云南农业大学

滇缅壹队

滇缅桥

广州大学

对影成三人

利刃出销

海南大学

海洋梦之队

纪大桥

南昌大学

星期八

通途

大连海洋大学

海之韵队

生命线

华东交通大学

华东交大队

玉龙卧波

东北大学

行远队

永泰桥

昆明理工大学1

Triangle

一桥一路

盐城工学院

笃实队

跨越

清华大学

清华大学代表队

苍龙惊蛰

吉林建筑大学

筑梦队

筑梦

武汉大学

珞珈撷英

晴空桥

青岛理工大学(临沂)

青理梦之队

燃梦竹光

苏州科技学院

江枫队

劲弦

中南大学

中南致远队

致远桥

广西大学

超越梦之队

超越

武汉理工大学

两带一路

两带一路

山西大学

疯狂的赛车

疯狂的赛车

兰州交通大学

丝绸之路队

九曲观澜桥

暨南大学

暨梦星煜

东渐桥

哈尔滨工业大学

未之星

栋梁2015

三峡大学

求索队

通越

山东建筑大学

海右

长虹

华北水利水电大学

Brave to Dream

巅路

宁波工程学院

甬跃

甬跃

同济大学

翻山越岭

百折不挠

兰州理工大学

兰州理工代表队

和谐筑梦

山东大学

泰山队

跨越

吉林大学

laurel

哈雷

聊城大学

涅磐

涅槃

广西科技大学

3科青年 

程阳桥

重庆大学

开拓者

天梯

参赛奖

学校

队名

作品名

山东交通学院

长虹饮涧

长虹饮涧

浙江科技学院

天马行空

巅虹天籁

山东理工大学

鼎力队

天堑通途

长春工程学院

超越

超越桥

武汉理工大学华夏学院

石仝队

大小桥

石家庄铁道大学

聚力

菁桥

四川大学

如颖随行

滇缅之上&一架飞虹

石河子大学

三人行

战脊

黑龙江工程学院

翔龙队

翔龙大桥

长江大学

竹之韵

竹之韵

西安建筑科技大学

溪涧土木

守望者

烟台大学

未之星团队

成都理工大学

山水之叠桥

水山之叠桥

大连理工大学

陌上之上

连理山间

中南林业科技大学

知无竹

圆梦桥

新乡学院

开拓者

心愿桥

华北科技学院

致远队1

盘龙

南京理工大学

南京理工大学代表队

鼎新

解放军理工大学

卓越队

卓越

中国矿业大学

天工队

天工之桥

浙江大学

十月十日

萌桥

河南工业大学

梦之翼

回旋

长沙理工大学城南学院

城南队

金岭桥

浙江大学宁波理工学院

甬江一队

胜利桥

河北建筑工程学院

 梦起张垣

草原天路

西安理工大学

“竹”就梦想

“竹”就梦想

西南科技大学

龙山队

强军桥

沈阳建筑大学

筑梦队

蓝梦桥

汕头大学

金三角队

凤凰花开

新疆大学

千回西域

振兴桥

北京工业大学

南山南队

南山南

哈尔滨工业大学(威海)

致远队2

世昌大桥

南京工业大学

轻舟

万重山

郑州大学

名郑云翔

天堑通途

香港城市大学

银河护卫队

舰桥

北京建筑大学

Gogoing

Gogoing

安徽建筑大学

徽弘建大

十里飞虹

中山大学

中山大学力学队

超能陆战桥

天津大学

北洋之砼队

黄丝带

南宁职业技术学院

南职之翼

秋刀鱼

哈尔滨工程大学

哈尔滨工程大学代表队

启航

河北工业大学

做得都

七彩生命线

 

优秀组织奖(20所高校):

昆明理工大学、浙江大学、天津大学、长安大学、武汉大学、大连理工大学、天津城建大学、上海交通大学、东南大学、广东工业大学、华南理工大学、长沙理工大学、郑州大学、西南交通大学、重庆交通大学、西安建筑科技大学、新疆大学、哈尔滨工业大学、清华大学、河海大学

 

部分获奖代表队伍领奖

 

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