怎麼設計出承重好的紙橋?

橋墩40cm左右,橋身不能接觸地面,加重都在橋身中間。材料有20張A4紙 6雙一次性筷子 可以使用固體膠 剪刀等工具


不請自來。三個月前學校也組織過一次紙橋大賽,我寫過一次作業,現在截取其中一部分,希望對你有所幫助。

一、橋墩的結構

觀察分析可知,承重能力較強的紙橋都有一個牢固的橋墩,一般由多個空心小圓柱豎直放置,此類橋墩具有較強的穩定性和抗壓性。

還有,承重較好的紙橋都是先將橋墩建好,再將橋面「放上」,而不是先做好橋面,再將橋墩粘上,我分析原因有二:一,可以更好的把握橋墩間的距離和橋面的用料量;二,避免橋面和橋墩之間不穩固。

二、橋面的結構

大多數紙橋都選擇實心小圓柱作為橋面,這樣的橋面更具抗壓性。上圖所示橋面將三個小圓柱組合起來,實驗中卻比將三個小圓柱橫向並排排列承重能力多出20kg左右,可見,橋面的抗壓能力主要在於厚度,而限制厚度的原因為原材料的數量。

觀察可得大多數紙橋受壓最易變形處為靠近橋墩處,我們假象是否可以只增加某些易形變處的厚度。如上圖所示,間架結構的橋面,通過實驗可知其有較強的承重能力,我們可以像其一樣在易變形處增加一根橫樑來增加厚度,從而增加整個橋面的抗壓能力。

三、橋的結構

由於材料的限制,大多數橋為梁橋,上圖為承重最重的一個紙橋,觀察橋墩和橋面間的四根側梁,既是增加了易斷處的厚度,又有拱橋的結構,因而具有更大的抗壓性。

四、材料的處理

橋墩更重縱向抗壓,因而用多個空心小圓柱豎直排列;橋面更重橫向抗壓,因而小圓柱為實心的。間架橋面雖有抗壓性,卻難以找到合適的橋墩,可見在選材和對材料的處理時要注重實用的。

此外,做工的精細也對材料的承重能力大有影響。如上圖,同樣材料的兩根小圓柱,做工較好的那根經實驗測的比另一根抗壓性好了近一倍。

這個答案似乎不太符合你的問題,因為你題中說明可以使用一次性筷子,不過我還是希望對你有所幫助。


答主大一新生,前段時間剛參加過學校內部的紙橋比賽,美觀、承重第一。(在此分享,希望能共同學習,歡迎大神指教!)

①招募組員;

關於隊員選擇:「道不同不相為謀,玩的好的不一定是最好的隊友。」

(另外在做紙橋的過程中: 1、要充分利用組員的特長進行合理分工,使每一個成員都找到存在感,這也是團結到底的關鍵;2、當組內產生予盾時,要及時化解,防止成員流失;

3、做的過程中可能遇到很多問題,但方法總比困難多,切勿半途而廢)

②大致構思(發散思維);

關於用蜂窩管作為基本單元,我在此要感謝@tony 給我的靈感,後來查閱相關資料後發現蜂窩結構具有很多優點,這才確定下蜂窩結構。橋的整體結構採用單孔圓拱,後面作具體介紹。(關於做紙橋,其實構思是雛形,這一步一定要大膽想像,也許會有好幾個方向, 但後期用批判性思維進行淘汰時,剩下的便是最好的。)

③繪製圖紙;

要想做出優秀的紙橋,起初必須做出精確的圖紙作為指引。關於圖紙,完全可以用CAD繪製,有能力的話可以用有限元進行受力分析!(關於卷蜂窩管所用紙條寬度,是由已知橋高橋長後做圓弧量出的)

④製作蜂窩管;

工具:刮出明顯稜角的鉛筆(六角形扳手)、電吹風、白膠……

製作過程:將紙條繞在鉛筆上,繞第一圈時一定要用手壓出稜角,每卷一層上一次膠,上膠一定要均勻且適量,卷完後用光滑的筆滾出清晰的稜角,且能擠出多餘的膠!做完一定量的蜂窩管後及時用熱風烘乾。(敘述比較簡單,真正怎麼做合適,自己動手做幾個就知道了。)

製作過程很看重動手能力,一定要細心、耐心,才能出精品!

關於紙條長度(我用的是297/2mm)即管厚以及管徑我並未做具體測定,我也只是做了幾個實驗。

⑤蜂窩管組合;

用熱風乾燥的同時,一定要施加一定壓力,確保各個蜂窩管之間粘連緊密,同時還能減輕橋重!

⑥橋面加固;

我採用的是瓦楞板(手工A4)加固,上下各兩層。至於手工瓦楞板怎麼做,我就不多說了,工具非常常見,畢竟有些東西只有自己研究出來了才有那種喜悅。

至於只鋪了一小塊瓦楞板,是出於美觀的考慮

參數:

凈矢高107mm、凈跨距360mm、

矢跨比1:3.6、自重0.62kg(承重至少215kg)

蜂窩管數:822根

不行了,太困了,改日再完善!


統一回答下

當初發這個帖子純粹是一時得意

那時還是個知乎貧民,也沒什麼人理我。後來@岳意賀 關注了我以後,一下冒出很多人關注和評論(多謝了,有高級知乎er關注果然能有效提高騙贊騙關注的效率)

了解了下,貌似很多大學剛好也有類似紙橋的比賽

恕我直言。作為一個工作快10年,經常下工廠的工程師,我並不想欺負在校學生。所以,有問題直接評論,讓大家都能看到,不要用私信

是的,就是欺負。我雖然不懂結構設計和強度校核,但紙橋這種小把戲上,我的工程經驗足夠碾壓你們。ps,僅以高考成績對比,我自認為也超過你們大部分

另外,我本人很不喜歡現在國內學生的鑽研精神。如果你想做好,想贏,就好好去琢磨。不要想著給我發個私信關注下就能拿到秘籍,我並不在乎這幾個關注

為了確定我手藝所能達到的水平下,最佳蜂窩管形狀,壁厚,和高度;在不同部位用哪種膠最好,我設計了很複雜的試驗矩陣,並一一執行。你們靠問就可以?

我看到提問者大部分是土木工程專業。那麼我們有一些共同點。我是搞航空的。我們的領域裡如果出了差錯就可能一次性造成大量傷亡

所以,我希望你們要麼不做,要麼一定要認真研究,不止要搞好理論,還要掌握手中材料的性能特性(落實到紙橋,每個部件都試驗一下是最簡單可靠的方法)

有個老工程師在我入職不久和我說過:

我們的每一個疏忽,都可能在將來讓自己為幾百條人命懺悔終生

小題大做,諸君共勉

以下是原答案

說實話前面幾個回答的方案在我看來都很弱。

我搞材料的,直接靠複合蜂窩結構硬抗,40多克,承載超過100kg。我搞強度的同事設計了一個傳載方案,做工粗製濫造40多克也承載超過80kg

剛比賽完。

只用A4紙,得力固體膠和液體膠。跨距120mm,橋面放一個60*60mm木塊做載入面。

我做的方案42.7克,承載100.7kg(最後下面的桶放滿了,啞鈴片直接放木塊上,最後放歪把橋面砸壞了)

我同事的方案29.9克,承載75.9kg


這個……我很汗顏的表示沒玩過不知道啊……

提點大方向的建議吧,大的橋型就幾種:梁橋,拱橋,纜索支撐橋。

如果不讓用繩子就排除纜索支撐類了,那麼只能搞拱橋和梁橋,總的來說拱橋比梁橋剛度大。

由於紙又薄抗壓穩定性比較差,最好就捲成棍狀組合成桁架。

所以我覺得做桁架拱橋比較好,不知道有沒有可行性,純粹瞎掰哈。


不邀自來。曾經在學校參加過類似比賽,當時是用報紙(跟A0沒法比呀)和普通辦公膠水(非502)做一個橋。承重/橋的質量算得分。記得當時是兩百多克承受了38.5KG靜載。談一下經驗。橋墩可以用紙捲成直徑小於1CM的圓筒(空心)然後多個圓筒黏在一起,也可以找其他方式粘結。橋面建議拱(注意圓筒的製作工藝)加斜拉的組合。尺寸和方式具體試驗。不要想著做的跟真正的橋樑一樣,材料不同,工藝不同,即使做成了也只是外表像而已,承載能力和受力方式和真實的幾乎完全不同。『要想著如何發揮比賽材料的性能!』


此條回答作為經驗教訓吧

非專業,僅供參考(雖然我是路橋專業,但我大一啊啊啊)

成品如圖,承重13kg,名次很垃圾啦

起初參考了很多

然後覺得蜂窩橋看起來好牛掰呀

想著承重好的話粗製濫造應該也不會太遜色

於是

開始痛苦的捲紙筒 因為我們的長度要求至少40cm

但是學校附近買不到更大的六角扳手了

捲紙筒真的是技術活,就像大神說的。熟能生巧。

想的是6cm的裁成3cm的。

粘的過程很重要,我們最後急了。中間超級大的縫。斷的位置就是那裡。

白乳膠很重要,最好是稠一點的,紙筒會變得很硬。買白乳膠的時候買到了很稀的一種,黑心店家自己和的吧,根本粘不住。

烘乾很重要。我們是放在暖氣上烘乾的。

上色,畢竟我們美觀分挺多的。在網上搜了好多「卡通的橋」(沒錯,真的是卡通的橋)還遇到了別的學院會畫畫的姑娘給我指導,太感激了。

所以在一堆白色里,自帶光線漸變色的復古鐵鏽紅會讓人眼前一亮,吸引了迷弟迷妹,哈哈。

還有嘴巴要能BB,提高評委的印象分。

失敗的原因:不懂專業知識。蜂窩結構可以用於製作橋墩。用於橋面太屈才了。

還有橫向力,縱向力啥的,根本不懂。

經驗:

1.如果分初賽預賽啥的,一定要悠著點。別參賽前自己玩壞了。初賽稍微保守一點,小心內傷。

2.橋面和橋墩要加固,做支撐梁。(如果跨度有要求的話)

求不噴,其實什麼都不懂啊啊啊。


我想做一個紙橋


唉,你這個當然好了,我孩子的學校假期作業也是這個,但要求只能用一根2米長的線、一張報紙和一張A4紙加膠水和訂書釘,做了好久都沒做好,我正為這事發愁呢。


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