中南大学结构设计研究会 2016·中南大学
纵坡公路桥梁结构设计
一、赛题背景
猴子石大桥，又名长沙湘江三大桥、长沙湘江南大桥是长沙市二环线上横跨湘江的一座特大桥。初建于1958年，后因历史原因于1960年停建；1996年再建，1997年再次停工；最后，大桥从1998年底开始建造，并于2000年9月建成通车。
猴子石大桥位于南二环与湘江交汇处，湘江河水从南边滔滔而来，又从这里向北滚滚而去。东头是临江而卧的南郊公园，青山绿水在这里相得益彰，西头是大学城。其南边五公里处是连接南三环线的黑石铺大桥，北边六公里处是横跨橘子洲的湘江一桥。因桥在老地片名猴子石地域内，猴子石知名度高，故名“猴子石大桥”。又因为大桥属于南二环线，因此也称其为南大桥。
大桥横跨湘江两岸，总跨度达1389米。其所处地点呈明显的“东高西低”之势，即东岸高，西岸低，带有明显的纵坡，大桥的桥柱高度是从桥中心位置依次朝着两边递减，这样既保证了船只在河流中正常通航又能够缩短工期节约成本。
猴子石大桥对在长沙的交通地位显著，在所有跨湘江通道中，猴子石大桥白天12小时交通量分布比重达到28.8%，在长沙34条跨湘江通道中所占交通比重最大。猴子石大桥建成后，对长沙的交通和经济发展都做出了巨大贡献
此次比赛我们以湘江上这一著名的桥梁──猴子石大桥作为背景。
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二、总体模型
总体模型由给定的承台、桥梁模型和底座木板三部分组成。用于固定山体及桥梁模型的底座木板，其顶面标高为±0.00m；给定的承台有两个，桥梁起始端承台标高为﹢0.24m，末端承台标高为+0.14m，两承台具体尺寸见图2至图5。桥梁模型为斜交纵坡直桥，全长1.4m。桥段结构的所有构件及节点均采用给定材料与 502 胶水手工制作完成。桥段结构桥面板制作时要求满铺，不允许有空隙，桥面上需设置两个减速带，减速带为3D打印构件（加载现场加装于桥面固定位置），具体位置见图1。底座木板主要用来承托给定的山体模型和制作的桥梁模型，模型与底座板用自攻螺钉连接。承台板上划有一条具有一定宽度的河流航道区域（距起点550mm处，河流宽450mm，流向与桥面呈75度角），为便于通航，航道内不允许设置桥墩。
三、两岸承台、桥梁模型及底座木板连接
承台模型与桥梁模型连接采用搭接方式，即在桥梁与各承台连接处设置搭接平台，搭接平台均设置在各承台小车通过平面下10mm处。搭接平台宽25mm，长210mm（如图3、5三维图所示）；承台及各桥段模型通过自攻螺钉（螺钉直径5mm，钉长16mm，重量为1g/颗)与底座木板相连。要求桥墩柱脚处设置带孔连接件，用于螺钉与底座木板锚固，比赛中，每队将配发6颗螺钉，各队可视情况决定使用螺钉数，使用的螺钉重量将计入各队相应模型重量。
图1总模型布置图
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图2 起点承台三视图
图3 起点承台俯视图及三维示意图
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