木结构桥梁承重设计方案

“木结构（桥梁）模型设计承重赛”科技创新设计作者：蔡伟来源：《科学大众·教师版》2013年第01期摘要：科技创新设计也可称为条件式技术创新活动。

本文以“木结构（桥梁）模型设计承重赛”为案例，通过学生观察分析问题、发挥创造想象、探索创新设计、动手操作改进、表达交流展示等过程，实现创新思维提升、创造潜力开发、创新精神培养和实践能力锻炼的目标。

关键词：科技创新设计；创造潜力开发中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2013）01-011-002一、活动目标1.通过观察不同造型的桥梁，了解不同造型的桥梁及特点；通过设计、制作和演示，体验技术设计的一般过程。

2.初步学会平面示意图的画法，用草图表达自己的构思设计，正确画出作品的示意图和结构图；初步学会从作品的功能、结构、工艺三个方面进行作品设计；初步学会按图制作作品，初步养成技术素养。

（知识与能力目标）3.通过作品的设计与制作，发展学生的创造性思维，培养创新精神和实践能力；通过独立或与他人合作完成作品设计、制作，培养合作意识和团队精神。

（情感态度价值观目标）二、方案设计1.活动背景技术课程中的通用技术课程，是对以往的劳动技术课程的一次质的突破，是本次高中新课程改革的重要亮点，对学生的创新精神和动手实践能力的养成产生深远的影响。

学习了《技术与设计》，需要一次实践的检验，木结构（桥梁）模型设计承重赛。

2.参加对象：高一同学参与3.时间安排：ⅹⅹ年3月至6月4.活动准备（1）器材：铅笔、尺、量角器、剪刀、松木条、美工刀、胶水等（2）学生准备：学习有关技术与设计的知识和方法。

三、活动内容1.了解规则，明确问题2.制定设计方案3.制作模型4.成果展示：测试、评估及优化承重比赛四、活动过程1.了解规则，明确问题1.1静压承重具体细则（1）指定材料为松木条，规格：2.5mm×2.5mm×550mm，材料数量：12根。

小学学生科技论文木结构桥梁模型静压承重探究周洋什么样的结构最稳固？什么样的结构最承重？在这学期的学习和实践中我有了深刻的认识和体会。

一、小学科学教材六年级上册第二单元《形状与结构》中有桥梁的形状与结构一课，其中要求我们初步探索什么样的结构稳固。

通过做框架，建高塔，我学习了三角形不容易变形后，我有了一个想法，是不是三角形最稳固呢？于是我和几个同学动手做过实验，我知道了三角形确实是最稳固的。

二、恰逢本学期重庆市第23届（下半年）科技模型比赛就有木结构桥梁模型静压承重比赛，在科技辅导老师的带领下，我们对木结构模型承重进行了有益的探索。

1. 认真学习。

老师下载了木结构静压承重桥梁模型的制作方法、要点的资料让我们学习，使我们对该模型的制作过程有一个理性的认识。

产生一种跃跃欲试的感觉，激发起学习制作科技模型的兴趣。

同时对科技模型制作的工具准备、注意事项心中有数。

2.第一次制作模型，这一步是关键，我们边做、边想、边记，真正地理解所做模型的步骤和要领，掌握制作整个模型的方法。

常言道“万丈高楼从地起”，因此，我们还按照比赛要求把模型图设计出来。

在具体实践中不断改进，模型图用报纸画过许多张才最终定稿（模型定稿设计见下图）。

模型设计定稿图3、不断探究、提高完善。

在训练时，循序渐进。

在保证制作速度的同时自己去思考如何把模型做得更好（包括外观、创意、承重等）。

制作木结构静压承重模型时，先按照参赛规则把模型做出来，做好后进行承重测压，桥梁模型制作好后进行过六次承重测压。

第1次做的模型最大承重量均没有超过10千克，在老师的组织下我们对测试压坏了的模型的角度、高度、受力点、断裂的地方进行分析、思考，然后再做。

第2次我们制作的模型经过测压，承重量有了很大的提高，均超过了20千克。

在此基础上，又进一步观察、分析，发现还有问题。

我们在组装时，模型总是有点歪，不对称，两个梯形连接起来不等高，有的粘接点不牢等，严重影响承重效果。

这时老师与我们一道想办法，先用报纸把设计图画好粘在制作底板上，再用若干4cm长的木条固定在设计图上形成梯形底模，这样就轻松地解决了组装模型时两个梯形不对称和等高的问题。

一种承重木结构的设计与分析方法在承重木结构的设计中，通过设计一个承重木结构设计与分析软件，可以避免盲目地摸索，定量地对承重木结构关键指标给出设计结果，对承重木结构的实际制作提供了一种有效的设计与分析方法。

其中承重木结构总重量是设计关键，而重量的要素为木材体积和密度，软件的密度测量模块通过输入实测的木材三维尺寸和重量，经过最小二乘法计算可得出与实际相符的木材密度，可以大大提高承重木结构总重量的估计精度。

關键词：承重木结构；设计与分析软件；木材密度；最小二乘1 概述在参加第三届国际青少年创新设计大赛（IC）的承重木结构比赛时，为了达到木结构重量≤4.9g而承重40kg的设计目标，制作了大量的桐木结构，分别如图1所示。

由于采用的是纯粹的实际制作再实验、失败后再制作的摸索尝试方法，不仅耗时长且由于缺少科学的设计与分析，试验结果均失败了。

同时，通过对失败的试验结果分析发现（如图2所示），关键节点的受力分析也显得极为重要。

经查阅文献，承重木结构设计与分析有两类方法：一种是数值仿真的方法[1]，需要熟练掌握PROE和ANSYS专业软件，不适合高中生；另一种是用工程力学中的公式计算方法[2]，将相应参数代入即可求解得出，但使用起来不够方便。

因此，文章借助C++编程设计一个承重木结构设计分析软件，将工程力学计算、力学分析、密度测定和总重量计算功能集成在一起，结合实际的设计要求和设计结构，可以快速地得出设计的木结构承重截面积、节点受力分析和木结构总重量，进而避免很多的弯路，为轻木承重结构设计与分析提供一种新的方法和手段。

2 总体方案设计根据承重木结构设计与分析的需求分析，文章的总体方案如图3所示。

承重木结构设计与分析方法由PROE三维模型建模、密度测量试验以及承重木结构设计与分析软件三部分组成。

首先由木材密度测量试验得到抽检的木材多批次不同体积、重量数据，将记录的体积、重量数据输入承重木结构设计与分析软件的密度测定模块，经最小二乘拟合得出木材的密度；其次用PROE建立三维结构实体模型（如图4所示）并产生各部件长度数据，将长度数据输入结构总重量计算模块可以得出结构总重量；然后根据单根立柱承重的临界压力、立柱长度和弹性模量由立柱截面积计算模块得出立柱截面积的下限；通过输入关键节点所有受力的大小和方向，可由节点受力分析模块给出该关键节点受力分解与合成结果。

木梁承重制作步骤
嘿，咱今儿就来说说这木梁承重制作步骤哈！
你想啊，这木梁就好比是房子的脊梁骨，那可太重要啦！要是没弄好，这房子不就跟那软脚虾似的，能行吗？
先得选好木料啊，这就跟挑对象似的，得精挑细选。

可不能随随便便找根木头就往上用，那不得出问题呀！得找那种结实的、直直的木料，这样才能撑得住重量呀。

然后呢，得把木料加工一下。

该锯的锯，该刨的刨，把它弄得规规矩矩的。

这就好像给木料来个大变身，让它从其貌不扬变得英俊潇洒。

接着就是安装啦！把木梁放在该放的地方，用钉子啊、榫卯啊啥的固定好。

这可不是闹着玩的，得稳稳当当的，不然风一吹，它晃悠起来了，那还得了？
安装好了，可别以为就万事大吉了。

还得检查检查呀！看看有没有哪里不牢固，有没有缝隙啥的。

就跟咱出门得照照镜子，看看衣服有没有穿整齐一样。

你说，这木梁承重要是没做好，那房子不就危险了吗？咱住得能安心吗？所以啊，每一步都得认认真真的，不能马虎。

你再想想，要是木梁做得好，那房子多结实呀，住个几十年都没问题。

这不就跟咱找了个好工作似的，一辈子都不愁啦！而且看着自己亲手做的木梁稳稳地撑着房子，那心里得多有成就感呀！
咱中国人自古就对房子很看重，这木梁可是房子的重要组成部分。

咱得把它做好了，让咱的家安安稳稳的。

这可不是小事儿，是关系到咱生活幸福的大事儿呀！所以，可别小瞧了这木梁承重制作，得用心去做，就像对待咱自己的宝贝一样。

总之啊，木梁承重制作可不能含糊，得好好干！让咱的房子坚如磐石，住得舒舒服服的！
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木结构承重通用技术规范木结构是一种常见的承重结构，具有重量轻、强度高、安装方便等特点。

为了确保木结构承重的安全可靠，制定通用技术规范就显得尤为重要。

以下是对木结构承重通用技术规范的一些要点。

一、原材料选择1. 木材应具备一定的强度、硬度和稳定性，不得有明显的腐朽、病虫害、裂纹等缺陷。

2. 框架用材优选具有良好抗压、抗弯强度的木材，如榉木、小叶榉、柞木等。

3. 没有明显要求的，材料强度按照木材材料标准规定的强度等级和抗震要求选择。

二、构件的设计与计算1. 构件的尺寸、形式和连接方式应能满足设计要求，并且考虑到正常使用和施工的方便性。

2. 按照规定的强度标准进行结构计算，确保木结构的抗震能力和承重安全性。

3. 组装连接部位的设计要合理，连接件应符合木结构设计规范的要求。

三、施工和安装1. 应按照规定的工序和施工方案进行施工，包括木结构材料的贮存、处理和安装等。

2. 施工现场应严格按照现场施工管理规范进行管理，确保施工质量和安全。

四、验收和检测1. 施工完成后，应进行验收，检查结构的稳定性、垂直度、水平度等指标。

2. 对结构进行定期检测，及时发现并处理结构的异常状况。

五、维护与保养1. 木结构需要定期检查，确保结构的稳定性和安全性。

2. 对木结构进行防腐、防潮、防晒等保养工作，延长使用寿命。

六、应急处理和灾后修复1. 如遇到突发事件或灾害，及时采取措施保证木结构的安全。

2. 对受损的木结构进行及时修复或更换，确保结构的稳定和安全。

总之，木结构承重通用技术规范的制定对于确保木结构承重的安全可靠起着重要的作用。

只有按照规范要求进行设计、施工、验收、检测、维护和灾后修复等工作，才能保证木结构承重的稳定性和安全性。

桥梁承重的设计方法桥梁作为连接两地的重要交通设施，其承重能力是确保安全和稳定运行的关键因素。

在设计桥梁时，需要综合考虑多种因素，运用科学合理的方法来确定其承重能力，以保障桥梁在使用过程中能够承受预期的荷载，并保持良好的性能。

一、了解桥梁的使用需求在开始设计桥梁的承重结构之前，首先要明确桥梁的使用目的和预期的交通流量。

这包括确定桥梁将承载的车辆类型（如小汽车、卡车、公交车等）、交通的频繁程度以及可能出现的特殊荷载情况（如超重车辆、地震力等）。

例如，如果桥梁位于主要的交通干道上，每天将有大量的重型货车通过，那么其承重设计就需要更加坚固和强大。

同时，还要考虑桥梁所处的环境条件，如气候、地形等。

在寒冷地区，需要考虑低温对桥梁材料性能的影响；在山区，可能需要应对复杂的地形和地质条件，这些因素都会对桥梁的承重设计产生影响。

二、选择合适的桥梁类型根据桥梁的跨度、地形条件、使用需求等因素，选择合适的桥梁类型。

常见的桥梁类型包括梁桥、拱桥、悬索桥和斜拉桥等。

梁桥是最常见的一种桥梁类型，结构简单，适用于中小跨度的桥梁。

拱桥通过拱的受压作用来承载荷载，具有较好的美学效果和较大的承载能力，适用于中到大跨度的桥梁。

悬索桥和斜拉桥则适用于大跨度的桥梁，它们通过悬挂的索或拉索来分担荷载，能够跨越很长的距离。

不同类型的桥梁在承重性能、施工难度、造价等方面都有所不同，因此需要根据具体情况进行选择。

三、确定桥梁的荷载桥梁所承受的荷载主要包括恒载和活载。

恒载是指桥梁自身的重量，包括结构构件、桥面铺装、附属设施等的重量。

活载则是指在桥梁使用过程中移动的荷载，如车辆荷载、人群荷载等。

车辆荷载的确定通常依据相关的交通规范和标准。

这些规范会规定不同类型车辆的轴重、轴距等参数，并根据交通流量和车道数量来计算总的车辆荷载。

此外，还需要考虑冲击系数，以考虑车辆行驶时对桥梁产生的动态影响。

除了车辆荷载，还需要考虑其他可能的荷载情况，如风力、地震力、温度变化等。