創(chuàng)新體驗成長,科技成就夢想-----記我校代表隊參加第十屆同濟(jì)大學(xué)全國中學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽活動

       2021年9月17日-19日，我校唐利輝、馬順存、楊一鳴老師帶領(lǐng)學(xué)生參加了由同濟(jì)大學(xué)舉辦的第十屆全國中學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽，因疫情原因，本次比賽改為線上舉行。我校學(xué)子劉一帆、袁嘉琪和彭楚峰設(shè)計的拱橋造型美觀、受力均衡，受到主辦方的好評，獲評“第十屆同濟(jì)大學(xué)全國中學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽”優(yōu)勝獎。
       為進(jìn)一步加強(qiáng)高中、大學(xué)人才培養(yǎng)的有效銜接，引導(dǎo)和促進(jìn)中學(xué)生發(fā)展學(xué)科興趣與個性特長，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和工程素養(yǎng)，激發(fā)中學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、創(chuàng)新潛質(zhì)以及合作交流能力，同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院特舉辦本屆大賽。本次競賽要求在比賽現(xiàn)場制作一座橋梁，制作時間為8小時，橋梁長度為1200±5mm，寬度和高度都不超過150mm，能承受2kg和4kg移動荷載。
       我校參賽學(xué)生提前一個月開始備賽。8月21日，我們邀請了湖南大學(xué)土木系的劉穎峰博士給學(xué)生做橋梁結(jié)構(gòu)的專題講座，隨后學(xué)生開始制作第一個橋梁模型。彭楚峰同學(xué)提出拱的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，承載力較強(qiáng)，決定用拱支撐橋面，確定了設(shè)計方向。
       
       8月23日，我們制作出了第一個模型，能夠有效承載2kg的小球移動，隨后優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計以增強(qiáng)其承載能力。8月27日，我們限時8小時內(nèi)制作出了第二個模型，該模型能有效承載4kg小球的移動，質(zhì)量為208g。當(dāng)我們以為大功告成時，組委會的教授指出模型質(zhì)量過大，可以嘗試著縮減到100g以內(nèi)，這意味著我們的模型結(jié)構(gòu)仍需優(yōu)化。
       從208g到100g，挑戰(zhàn)很大。三位同學(xué)不得不在開學(xué)后，利用晚自習(xí)和周末的時間繼續(xù)設(shè)計和制作新的模型。開學(xué)后，原來的教室要準(zhǔn)備實驗，我們在廣益樓、科技樓輾轉(zhuǎn)多次，最終在化學(xué)實驗室找到了落腳點。期間，劉一帆、袁嘉琪和彭楚峰同學(xué)探索了多種橋梁模型，包括斜拉橋、梁式橋等，我們還用3d打印技術(shù)打印了縮小版的梁式橋，以供受力研究參考。但是這些探索均告失敗，要么受力不穩(wěn)定，要么耗材太多以至于質(zhì)量太大。最終，學(xué)生們還是回到了拱橋的探索上，嘗試著從拱和橋面的設(shè)計上減輕質(zhì)量。

       9月14日，同濟(jì)大學(xué)發(fā)來消息，因疫情影響，本次比賽轉(zhuǎn)為線上，19日上午8點開始進(jìn)行線上加載。三位同學(xué)情緒稍顯低落，但很快調(diào)整過來。當(dāng)晚，我們向組委會申請了比賽所需的材料。9月17日，同學(xué)們制作出了第三個拱式結(jié)構(gòu)模型，該模型的橋面由細(xì)木條搭建而成，最終橋梁總質(zhì)量為120g，能夠承載2kg和4kg的小球來回移動。從208g到120g，這是巨大的進(jìn)步，但是離100g還有距離，我們?nèi)孕杼剿鞲嗫蓛?yōu)化的地方。

       接下來的兩天里，同學(xué)們制作出了第四款拱式結(jié)構(gòu)模型，與前一款相比，這次的結(jié)構(gòu)模型質(zhì)量輕了許多，但是橋面太窄，以至于無法支撐4kg的小球通過，加載時模型容易側(cè)翻，這次制作宣告失敗。
       時間來到18日晚上7點，我們手中能夠參賽的只有一個120g的模型，但是第二天就要加載了，難道就拿這個模型參賽嗎？劉一帆同學(xué)說，我們還有一個晚上的時間，我們還有機(jī)會！于是，大家抖擻精神，開始制作最后一個模型。這次制作再次優(yōu)化了拱的設(shè)計，去除了一些沒必要的木條，大家奮斗到凌晨3點，搭建出了最后一個模型，剛好8個小時，模型質(zhì)量接近100g。同學(xué)們心中松了一口氣。
       距離比賽只有幾個小時了，劉一帆同學(xué)選擇繼續(xù)優(yōu)化模型，她要將模型質(zhì)量縮減到100g以內(nèi)！她讓袁嘉琪和彭楚峰去休息，然后自己不斷地調(diào)試、修改，終于將模型的質(zhì)量縮減到了92g。隨后做了5次加載，都成功了。
       19日早上7點，我們在迎接比賽之前，又做了一次加載試驗。遺憾的是，這次試驗失敗了，球從橋上滾了下來，斷了幾根木條。但是比賽馬上就要開始，我們只能用120g的模型參賽了。這個模型放置太久，有些位置膠已經(jīng)脫落，同學(xué)們臨時補上了一些膠水并取掉了幾根無關(guān)緊要的木頭，最終模型質(zhì)量為118g。就這樣，比賽開始了。

      本次比賽共有來自14個省、直轄市的39支參賽隊伍，雖然是線上比賽，但精彩不減。我們領(lǐng)略了形態(tài)各異的多種橋梁模型，體會了結(jié)構(gòu)設(shè)計的博大精深，各校的橋梁都很美觀、結(jié)實，讓我們開闊了眼界。本次比賽，我校三位同學(xué)獲得了優(yōu)勝獎。雖然只是優(yōu)勝獎，但是在這個過程中，大家都收獲了很多。這是大家第一次自主探索一種具體模型的設(shè)計與制作，盡管過程中有失敗，不過收獲更多的是失敗中的成長。學(xué)生在本次比賽中積累了豐富的經(jīng)驗，這是一次探索過程，也是一次研究過程，相信他們在今后的學(xué)習(xí)中，能將這種探索、研究的精神繼續(xù)貫徹，努力成為國之棟梁。


       此次競賽活動提高了學(xué)生對土木工程的認(rèn)識和興趣，鍛煉了動手操作能力和創(chuàng)新實踐能力。在此特向以上獲獎的學(xué)生及老師表示祝賀，向同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院表示感謝，向?qū)Υ舜伪荣惤o予關(guān)心、支持和幫助的學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)、科技創(chuàng)新處、生物實驗室、化學(xué)實驗室和高二年級組的老師和學(xué)生表示感謝!

學(xué)生的話：
劉一帆：我覺得參加比賽開心最重要，即使最后仍心有不甘。的確我校有很多可以改進(jìn)的地方，而我們在親自動手實踐與比賽觀摩之中也總結(jié)出了更多的經(jīng)驗，更加深入地了解材料選擇、橋梁構(gòu)造與結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重要性。在開心籌備之余，也能學(xué)習(xí)與成長，我想這便是比賽更大的快樂之所在了吧。
袁嘉琪：過程雖艱辛，可進(jìn)一寸總有進(jìn)一寸的歡喜，在比賽中我們沉淀自我，開發(fā)思維，為以后的學(xué)習(xí)打下了堅實基礎(chǔ)。
彭楚峰：過程是短暫的，也是美好的。盡管結(jié)果出乎意料，但我們沒有氣餒，因為我們?yōu)榇伺α恕Ｔ诔晒Φ臅r候激動過，當(dāng)然也有在絞盡腦汁卻依舊毫無頭緒而感到迷茫的時候。在這次比賽中我體會到了團(tuán)隊合作的重要性，過程比結(jié)果更寶貴。

撰稿：唐利輝
審核：李湘黔