一种桥梁预应力认知实训教学装置及使用方法

摘要

本发明一种桥梁预应力认知实训教学装置，包括梁体构件、预留空心孔道和弹簧钢丝，梁体构件内设有构造钢筋，预留空心孔道定位在梁体构件内，预留空心孔道为两端高中间低的悬链线形；弹簧钢丝包括强力弹簧和锚紧部，锚紧部的中段部位设有夹具槽，夹具槽与强力弹簧设有外螺纹；弹簧钢丝穿入预留空心孔道中且弹簧钢丝两端的锚紧部分别延伸至梁体构件的左右腹板外侧，将弹簧钢丝拉伸后通过螺母与锚紧部的外螺纹配合从而将弹簧钢丝两端锚固在梁体构件的两端。本发明的实训教学装置能真实地再现梁体构造、预留孔道的位置及固定，易于学员掌握预应力的布置及作用、预留孔道、穿束及张拉过程，课堂教学以及岗位培训效果好。

说明书

技术领域

本发明属于教学实训装置技术领域，涉及一种桥梁预应力认知实训教学装置及使用方法。

背景技术

预应力广泛应用于国民经济建设的各方面，在现代桥梁中，绝大多数的混凝土简支梁桥、连续梁桥、T形刚构桥、连续刚构桥均采用预应力，因此，预应力是一种应用广泛的、重要的技术及施工工艺。

在目前的桥梁预应力认知教学或实训教学中，预应力的概念、预应力的布置及作用、预留孔道、穿束及张拉过程及原理均需要讲解，目前采用的教学方法为板书、多媒体投影、视频教学，没有可以动手操作的可组装及拆卸的认知及实训教学装置，学生或培训学员没有动手操作的机会，难以理解透彻。

发明内容

本发明的目的是提供一种可反复安装、拆卸的桥梁预应力认知实训教学装置及使用方法，该实训教学装置能真实地再现梁体构造、预留孔道的位置及固定，让学员进行穿束、模拟预应力张拉、梁端形变、预压应力值量测等操作，直观地模拟预应力工艺流程，易于掌握预应力的布置及作用、预留孔道、穿束及张拉过程，课堂教学以及岗位培训效果好，有效的解决了现有技术存在的问题。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种桥梁预应力认知实训教学装置，包括梁体构件，所述梁体构件为透明玻璃钢制成的箱体结构，且梁体构件内设有用于展示梁体钢筋布置的构造钢筋，还包括至少4个预留空心孔道以及与预留空心孔道数量一致的弹簧钢丝，所述预留空心孔道分别定位在梁体构件的左右腹板之间，且预留空心孔道为两端高中间低的悬链线形，所述预留空心孔道的两端开口分别贯穿梁体构件的左右腹板；所述弹簧钢丝包括强力弹簧以及分别连接在强力弹簧两端的锚紧部，所述锚紧部的中段部位设有夹具槽，夹具槽与强力弹簧之间的锚紧部外侧设有外螺纹；所述弹簧钢丝分别穿入对应的预留空心孔道中且弹簧钢丝两端的锚紧部分别延伸至梁体构件的左右腹板外侧，将弹簧钢丝拉伸后通过螺母与锚紧部的外螺纹配合从而将弹簧钢丝两端锚固在梁体构件的两端。

本发明进一步的技术方案是：所述预留空心孔道采用镀锌波纹管制作，且预留空心孔道外侧涂刷银色或深蓝色涂料。

本发明提出的另一技术方案是：一种桥梁预应力认知实训教学装置的使用方法，包括以下步骤：

S1、将梁体构件平稳放置在宽敞平坦处，并将构造钢筋按实际施工要求与梁体构件稳固连接；

S2、将预留空心孔道固定在梁体构件，通过扎带将预留空心孔道与构造钢筋固定连接，保证预留空心孔道在穿束弹簧钢丝时不移动；

S3、让学员熟悉梁体的外观构造、各部位的名称及形状，并探讨预应力的概念及作用，再让学员使用直尺测量预留空心孔道不同位置距离梁体构件底部的高度并记录测量数据，观察预留空心孔道如何定位和固定，并熟悉预应力预留空心孔道的位置、构造、尺寸、形状及其作用；

S4、学员配合将弹簧钢丝从预留空心孔道的一端穿入并由预留空心孔道的另一端穿出，完成所有预留空心孔道的弹簧钢丝穿束操作；

S5、将螺母分别套入弹簧钢丝两端的锚紧部，分别使用专用拉伸夹具扣住弹簧钢丝两端的夹具槽，将弹簧钢丝两端同时向外拉伸后，将螺母拧紧在梁体构件外侧，重复进行上述操作，完成所有预留空心孔道中弹簧钢丝的拉伸及拧紧；

S6、松开专用拉伸夹具，弹簧钢丝两端被锚固于梁体构件端部，弹簧钢丝回缩对梁体端部产生挤压应力，梁体内形成压应力，学员通过直尺测量梁体构件被挤压的变形量，通过预设在梁体构件端部的电子感应受力装置得出压应力数值；

S7、再次使用专用拉伸夹具扣住弹簧钢丝两端的夹具槽，将弹簧钢丝两端同时向外拉伸后，逐步拧松螺母并将螺母退出弹簧钢丝两端，再将弹簧钢丝从预留空心孔道一端抽出，完成所有弹簧钢丝的拆卸操作，再分别拆卸预留空心孔道和构造钢筋，将实训装置复原。

本发明一种桥梁预应力认知实训教学装置及使用方法由于采用上述方案，具有如下有益效果：

1.本发明主要用玻璃钢或环保塑料块构件、钢构件制作，经久耐用，可反复周转使用，在任何一个角度均可看清楚，安装、拆卸操作简便，通俗易懂；进行桥梁预应力认知及实训教学时，学员可在教师的指导下认知预应力的布置、作用，进行穿束、张拉等组装及拆卸实操作业，可以直观地认识预应力的原理、预应力的布置、孔道及钢绞线的位置及预应力的张拉方法，通过本发明的实训教学装置真实地再现梁体构造、预留孔道的位置及固定，进行穿束、模拟预应力张拉、梁端形变、预压应力值量测等操作，直观地模拟预应力工艺流程，易于掌握预应力的布置及作用、预留孔道、穿束及张拉过程，课堂教学以及岗位培训效果好。

2.本发明所用的材料均为耐用品，可反复安装、拆卸，能让每一个学生或培训学员有充分的条件进行学习、训练；另外，本发明的实训教学装置可在教室或实训室内进行教学，不会因天气因素影响教学或培训进行安排，同时该实训教学装置还可应用于工程结构图识图课程。

下面结合附图和实施例对本发明一种桥梁预应力认知实训教学装置及使用方法作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明一种桥梁预应力认知实训教学装置的立体结构示意图；

图2是预留空心孔道固定在梁体构件内部的结构示意图（省略构造钢筋）；

图3是本发明弹簧钢丝的结构示意图；

附图标号说明：1-梁体构件，2-构造钢筋，3-预留空心孔道，4-螺母，5-弹簧钢丝，51-强力弹簧，52-锚紧部，521-夹具槽，522-外螺纹。

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明一种桥梁预应力认知实训教学装置，包括梁体构件1、至少4个预留空心孔道3以及与预留空心孔道3数量一致的弹簧钢丝5。

所述梁体构件1为透明玻璃钢或环保塑料块制成的箱体结构，梁体构件1为可透视结构，站在不同角度均可看清外观及内部构造；在本实施例中，梁体构件1的长度为500cm、高度80cm、宽度100cm，梁体构件1的左右腹板、顶板以及底板厚度均为25cm；另外，本发明的梁体构件1内设有用于展示梁体钢筋布置的构造钢筋2，构造钢筋2采用不锈钢实心钢条制作，将构造钢筋2按实际施工要求与梁体构件1稳固连接，用于展示梁体的基本钢筋布置。

在本实施例中，设有4个预留空心孔道3，所述预留空心孔道3采用外直径100mm、壁厚1mm的镀锌波纹管制作，且预留空心孔道3外侧涂刷银色或深蓝色涂料；教学时，预留空心孔道3分别定位在梁体构件1的左右腹板之间，且预留空心孔道3为两端高中间低的悬链线形，所述预留空心孔道3的两端开口分别贯穿梁体构件1的左右腹板；布置和固定预留空心孔道3时，在靠梁体构件1前后腹板各设置1个，在靠底板位置设置2个，用于展示梁体预留孔道的位置、进行穿束实作训练。

所述弹簧钢丝5包括强力弹簧51以及分别连接在强力弹簧51两端的锚紧部52，且所述弹簧钢丝5直径2~4cm，其长度大于预留空心孔道3约100cm左右，中间部分的强力弹簧51长度约为400cm，所述锚紧部52的中段部位设有直径小于弹簧钢丝5的夹具槽521，夹具槽521与强力弹簧51之间的锚紧部52外侧设有外螺纹522；所述弹簧钢丝5分别穿入对应的预留空心孔道3中且弹簧钢丝5两端的锚紧部52分别延伸至梁体构件1的左右腹板外侧，将弹簧钢丝5拉伸后通过螺母4与锚紧部52的外螺纹522配合从而将弹簧钢丝5两端锚固在梁体构件1的两端。

另外，本发明还提供一种桥梁预应力认知实训教学装置的使用方法，包括以下步骤：

S1、将梁体构件1平稳放置在宽敞平坦处，并将构造钢筋2按实际施工要求与梁体构件1稳固连接；

S2、将预留空心孔道3固定在梁体构件1内，通过扎带将预留空心孔道3与构造钢筋2固定连接，保证预留空心孔道3在穿束弹簧钢丝5时不移动；

S3、让学员熟悉梁体的外观构造、各部位的名称及形状，并探讨预应力的概念及作用，再让学员使用直尺测量预留空心孔道3不同位置距离梁体构件1底部的高度并记录测量数据，观察预留空心孔道3如何定位和固定，并熟悉预应力预留空心孔道3的位置、构造、尺寸、形状及其作用；

S4、多名学员配合将弹簧钢丝5从预留空心孔道3的一端穿入并由预留空心孔道3的另一端穿出，完成所有预留空心孔道3的弹簧钢丝5穿束操作；

S5、将螺母4分别套入弹簧钢丝5两端的锚紧部52，分别使用专用拉伸夹具扣住弹簧钢丝5两端的夹具槽521，将弹簧钢丝5两端同时向外拉伸后，将螺母4拧紧在梁体构件1外侧，重复进行上述操作，完成所有预留空心孔道3中弹簧钢丝5的拉伸及拧紧；

S6、松开专用拉伸夹具，弹簧钢丝5两端被锚固于梁体构件1端部，弹簧钢丝5回缩对梁体端部产生预应力，梁体内形成压应力，学员通过直尺测量梁体构件1被挤压的变形量，还可通过预设在梁体构件1端部的电子感应受力装置得出压应力数值；

S7、再次使用专用拉伸夹具扣住弹簧钢丝5两端的夹具槽521，将弹簧钢丝5两端同时向外拉伸后，逐步拧松螺母4并将螺母4退出弹簧钢丝5两端，再将弹簧钢丝5从预留空心孔道3一端抽出，完成所有弹簧钢丝5的拆卸操作，再分别拆卸预留空心孔道3和构造钢筋2，将实训装置复原。

本发明主要用玻璃钢或环保塑料块构件、钢构件制作，经久耐用，可反复周转使用，在任何一个角度均可看清楚，安装、拆卸操作简便，通俗易懂；进行桥梁预应力认知及实训教学时，学员可在教师的指导下认知预应力的布置、作用，进行穿束、张拉等组装及拆卸实操作业，可以直观地认识预应力的原理、预应力的布置、孔道及钢绞线的位置及预应力的张拉方法，通过本发明的实训教学装置真实地再现梁体构造、预留孔道的位置及固定，进行穿束、模拟预应力张拉、梁端形变、预压应力值量测等操作，直观地模拟预应力工艺流程，易于掌握预应力的布置及作用、预留孔道、穿束及张拉过程，课堂教学以及岗位培训效果好。

作为本实施例的变换，所述预留空心孔道可设置为8~10个，能进行多组实训操作；还可在梁体构件1两端配备弹簧钢丝拉伸机器，使用机器进行拉伸后人工进行螺母拧紧操作；另外还可在梁体构件1上设置桥面防排水结构布置、人行道布置、伸缩缝及止水带，可同时进行桥面构造认知、识图、防排水操作实训。

以上实施例仅为本发明的较佳实施例，本发明的结构并不限于上述实施例列举的形式，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。