实践驱动创新 智慧构造梦想之桥——记技术组开展桥梁承重设计比赛
校园新闻 浏览次数:550 发布时间:2024-04-29 13:50:38
如何让桥梁结构中的木材从受弯转变为受拉或受压?技术课上讲过主要有两种结构可以实现这一目标:桁架结构和拱形结构。但是如何设计桁架结构才能达到最大承重比?如何用木条设计出拱形结构?带着这些疑问,高二年级参加桥梁承重比赛的同学通过“软件设计—实物搭建—结构测试—重新设计”的工程设计过程,在4月10日下午给出了一份惊艳的答案,并将设计过程中的实践智慧凝结成报告呈现在海报上。
现实生活中,在大跨度桥梁设计中拱形结构以其优良的力学特性被广泛应用,但是指导教师指出因为比赛采用的是木材,不是钢筋混凝土,历届比赛中采用拱形结构的承重成绩都不是很理想。这届学生却明知山有虎,偏上虎山行,设计了好几种拱形结构,一等奖里有两组同学都采用了拱形结构。尤其是王子熙组,创造性采用了桥拱位于桥体之下,利用木材自身的形变去对抗重物,同时将桥面稍稍拱起,使得承载重物时重量会优先使桥面复原的方法,以87.5g的自重,承重24.8KG的成绩摘得了第一名。第二名和第四名设计的桁架结构依然表现不俗。
本届比赛充分展现了同学们勇于实践和探索的精神,张啸驰用几根木棒粘合在一起,作为试验版桥梁测试了木条粗细承重能力的影响,李禹宽组设计的极简桥梁想测试只要桥梁足够轻,承重低一点,是否也可以达到良好的承重比。四班同学根据比赛跨度和预期承载能力,计算了所需梁的截面尺寸,并对关键承重部位进行加固。七班同学考虑了榫卯结构,并在以桁架结构的基础上叠加拱形结构作为支撑,二班同学则以拱形结构为主体的基础上叠加了桁架结构并取得了优异的成绩。承重的成绩虽有高低,但是同学们在探究过程中获得智慧将成为一生的财富。
4月12日,我们的桥命名为喻文波大桥,意为伟大无需多言的桥,而事实也是如此,在设计过程中,我们曾设想采用常规的三角形结构作为桥梁主体,但在研究试验过程中发现其较大的自重导致效率较低,因此,我们把目光转向拱桥,然而正常的拱形在桥面之上的布局承载大量重量并不理想,我们最终采用了桥拱位于桥体之下,利用木材自身的形变去对抗重物,同时将桥面稍稍拱起,使得承载重物时重量会优先使桥面复原。此外我们在设计之初所考虑的整体结构性也有效提升了我们的制作效率,以更少的时间获得更好的成绩,这也是我们小组成员集思广益的创新设计所决定的,在设计过程中我们也面临争执,但也是因为如此思维的冲突,我们的桥才如此伟大。
高二5班 王子熙组
很荣幸能在本次桥梁设计大赛中获得老师和同学们的认可。本次比赛中,我们秉持着“精简即是精华”的理念,在测试了多种不同桥梁的结构后,回归本初的设计,采用三角形的稳定结构提高桥的承重能力,并在试验中改进,获得最佳效果。在我们的设计中,桥的基本框架为两两并排放置的两组木条,并留有制作正三角形支撑的间隙。三角形支撑每边六组,用一根长木条连接其顶点,并在桥面上添加六条斜向放置的木条。这样的设计有效提升了桥的竖向强度和侧向抗弯曲能力,使其能够承受较大的竖向力。
这次比赛让我们受益匪浅,深刻体会到了“实践是检验认识真理性的唯一标准”的道理,也让我们意识到“强中更有强中手”。今后,我们仍会继续努力,争取在实践活动中更上一层楼。
高二1班 彭立早组
在本次的桥梁设计中,我们组主要采用了三角形结构支撑。在整体设计过程中,我们着重考虑了自重和承重能力之间的平衡。然而,在第一版设计中,由于过度考虑承重能力,我们设置了过多的支撑结构,导致桥梁的自重过大,实际表现并不理想。在总结了经验教训后,我们最终达成了一种折中方案。同时,在制作过程中,我们发现桥梁不仅需要在纵向上能够承受足够的压力,还需要在水平方向上具备一定的稳定性,以防止在高承重时发生侧翻。因此,我们在水平方向上也采用了一些连接结构来稳定整体结构。虽然最终结果显示方案仍存在不少问题,需要进一步优化调整,但通过这次的活动,我们收获颇丰。
高二3班 褚奕辰组
附获奖名单:
班级 |
组员 |
成绩 |
高二5 |
王子熙、何哲浩、沈子豪、刘未墨、孟翔远、陈云开 |
一等奖 |
高二1 |
彭立早、施雷绫、应睿点 |
一等奖 |
高二2 |
周泽涛、夏梓豪、杨沁春、费诗旖、林渝霏、黄斐凡、陈景轩、张啸驰 |
一等奖 |
高二3 |
储奕辰、房绍仪、舒童睿、许天澜 |
二等奖 |
高二6 |
胡惠惠、干馨媛、汪振宇、石峻铭、施政贤、刘轩铭、姚奇洋 |
二等奖 |
高二7 |
占翊睿、查昕呈、胡展涛、朱毅、叶檄 |
二等奖 |
高二1 |
周霁、马知菲、占放 |
三等奖 |
高二8 |
周毅行、黄语童、胡一鑫、李楚樾、吴吕其睿、金辰宇、吴玥瑶 |
三等奖 |
高二7 |
王嘉逸、胡镐楠、蒋亚伦、周梓翊、许善容 |
三等奖 |
高二3 |
郑希萌、于洛姚、刘畅、李钦奕、许釜铭、王宇轩 |
三等奖 |
高二6 |
李禹宽、周子航、葛翌宁、刘欣怡、张言 |
三等奖 |
高二4 |
张靖轩、郑果、钟宏灏、朱子越、白丽晖、陈袁、邱轶晨 |
三等奖 |