别开生面的意面桥梁世界大赛

科研日志 4周前 (08-26) 66 人围观 0

近十几年在校或毕业的土木工程专业的同学们,应该很多人参与过,至少听说过“桥梁结构大赛”吧。这发源于欧美,借道香港传入大陆(最早媒体有报道的赛事是清华大学与来自香港的大学之间的PK)的赛事,“忽如一夜春风来”地遍地开花,很快便有了国家-省-市-校-学院各层级的比赛。如今在校园里,要是四年都没参与、没亲眼见过身边有人参与过桥梁大赛的话,只能说明你实在太宅了!

我们见到的桥梁大赛呢,绝大多数用的材料都是纸,主要是因为材料容易得到、容易加工、回收方便不至于污染环境。有个别情况下用过木质材料,但这都不是主流。

然而最近看到了关于RECCS 2017, the 7th World Championship in Spaghetti Bridge Building (http://reccs.uni-obuda.hu/en) 的报道,竟然有了脑洞大开的感觉。

请看下面这是啥:

西餐中的面条——意大利面,然而意面好不好吃不是重点,重点的是竟然有学生想到用意面来代替纸材来做桥梁模型,我实在是怀疑这位同学所在学校食堂吧意面做得太硬了。。。

用意面做桥梁,这个想法源自于匈牙利首都布达佩斯的奥布达大学(Óbuda University)的学生,他们在参与了纸桥大赛之后,突发奇想,是否可以用其他材料做一下呢?于是他们用意大利面制作了各种各样的桥梁:

呦,这跨中的格构构件看着怎么怪怪的

这个跨越能力并不是很理想吧

这么多的细杆,很有高科技的感觉

这是一个教具么,可谓是五脏俱全啊

这应该只是一个用来展示的模型吧

经典的桁架桥

承载力比赛,拱桥永远是比较好的选择

这座桥突然间让我想起了烤冷面

感觉加工起来难度不小啊

是不是考虑细杆受压容易失稳才做成受拉构件这么多的桥梁的?


专心致志的样子

RECCS官方制定的比赛规则,对材料、加载方式、结构规模等均作出了详细规定:

材料:只能用面,但可以用任何种类的胶水;

加载:加载平台尺寸为100mm x 50mm x 10 mm的平板,中间挖一个直径9mm的圆孔,用来与螺栓连接。

结构尺寸:结构尺寸包括桥梁结构模型的最大高度、跨度、宽度、跨中点位置等。原则上是可以用任何桥型来参赛的,但近些年夺得冠军的总是拱桥,于是组委会的示意图就干脆画成这样了:

桥面位置:桥面可以用其他种类的意面来做,比如lasagne千层面等等,另外桥面的位置也是有范围的:

加载与边界条件:加载只通过跨中的加载板来操作,至于边界条件,则要求必须是简支。

看到这里,不知道你是否有疑问:用意大利面条做的结构,能立起来就不错了吧,能承受多大的荷载呢?

570.3kg!是的你没看错,区区意大利面条竟然能承受近600公斤的承载力,这个真是没想到。这是2013年的冠军团队创造世界记录的视频:

视频地址

看起来可真是激动人心啊!

最后,说几点我个人的看法吧:

1.结构大赛绝对是个好活动,对于学校来说,可以锻炼学生的动手能力、丰富教学内容、提高教学质量,的确很有效果;

2.许多参加结构大赛的队员还处于大学低年级的阶段,没有学过专业课,虽然先动手会增加日后学习力学的兴趣,但在没有任何知识背景下的劳动,会做不少的无谓尝试,未免有浪费时间与精力之嫌。即便不会力学,至少还可以用一些搭建桥梁的小游戏来测试一下自己的设计,这样就不至于太多次的返工;

3.如果能由高年级本科生作为主力,对教学的效果会比较好,尤其是对那些开设了桥梁电算或有限元结构分析的学校来说,更是如此,可以联系计算书的编写;

4.相对于纸这种材料,意大利面的确作为“建筑材料”而言更合适,一方面容易加工,成型后强度也比纸强,而且意大利面的加工方式(如面粉与水的比例,蒸煮的时间等)或许会对强度产生影响(这是我猜的);

广大参加过桥梁大赛的你们,有啥切身体会呢?