一种打入桩施工教学实体模型及其教学演示方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种打入桩施工教学实体模型及其教学演示方法，针对于目前土木施工指导课程对打入桩施工的现场观摩与教学的需求，本次设计是基于对传统的打入桩施工教学实体模型并加以设计和改进，使该打入桩教学实体模型不仅能从模型外观上展现具体的施工现场布置形式，还能展现实际打入桩施工的具体施工工艺。通过设计和改进模型，使该实体模型能基于静态和动态体现具体施工场面、施工工艺以及关键工序，弥补传统静态实体模型的不足，满足了教学对打入桩实际施工的不亲临现场的解说需要。
【背景技术】
[0002]随着我国大规模经济建设的发展，预制桩的施工工艺和机械设备不断进步和更新设计经验日益丰富和成熟，各项科研成果促进了设计、施工技术水平和提高。打入桩施工简便、桩制作质量可靠、施工速度快，尤其是预制混凝土，因其价格便宜而被广泛应用。
[0003]由于打入桩施工的广泛应用，在教学中该施工方法就显得越来越重要。国内针对打入桩施工教学实体模型的设计和制造大多由非土木工程专业背景的模型公司制作，往往对打入桩施工教学实体模型设计过于纯粹地静态化和模具化，导致实体模型本身不能切实地体现打入桩施工具体的施工工艺和关键工序，严重影响了教学质量和技术传授。
[0004]因此，目前打入桩施工的教学迫切需要一种具有能体现打入桩桩施工具体的施工工艺和关键工序的动静态结合教学实体模型。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服目前打入桩施工教学实体模型设计过于纯粹地静态化和模具化以及不能切实地体现打入桩施工具体的施工工艺和关键工序的不足，通过对打入桩施工教学实体模型的静态实体模型和动态操作方法的设计和改进，使该实体模型能基于静态和动态体现具体施工场面、施工工艺以及关键工序。
[0006]本发明采用如下技术方案:
[0007]—种打入桩施工教学实体模型，模型为静态模型，模拟方法为动态操作。
[0008]所述模型包括实木底座1、地质沙箱2、围板3、玻璃板4、预制桩5、打桩锤6、打桩机7和桩架8 ;地质沙箱2整体布置在实木底座I上，地质沙箱2四周前后两块玻璃板4和左右两块围板3围成并与底部的实木底座I形成一个无盖长方体结构。打桩机7和桩架8置于地质沙箱2上，打桩锤6与桩架8竖直连接，预制桩5在打桩锤6的作用下竖直插入地质沙箱2中，砂箱中包括上层粉质沙土，下层细沙。
[0009]运用所述一种打入桩施工教学实体模型进行教学实验的方法首先确定插入预制桩5的位置，将打桩机7、桩架8和打桩锤6安置在地质沙箱2上准备打桩。当打桩锤6竖直与桩架8连接、竖直插预制桩5时，打入地质沙箱2的预制桩5与静态实体模型所展现的一样。本教学实验的方法着重介绍桩发生倾斜时的演示情况。将预制桩5插入地质沙箱2中，插入时角度偏移30度到35度，然后将打桩锤7与桩架9的竖直方向成20度到25度，开始打桩，此时将出现桩的倾斜。从而达到模拟实际打入桩施工出现的桩的倾斜的现象的动态演示。
[0010]本发明可以获得如下有益效果:
[0011]地质沙箱为一个无盖长方体，可以供装入不同类砂土及碎石形成土层地质结构模型，可以有效反映不同地质条件下的施工。地质沙箱前后两侧围挡采用玻璃板，可以达到展示打入桩施工的地基剖面立体化效果，让打入桩教学内容伸入地层有指引作用，且剖式透明可视化效果让打入桩施工全程细节可视化。预制桩模型采用塑料材质，更好的控制桩的打入角度。上、下土层用来模拟真实的地质条件且采用沙土模拟软弱土层，在软弱的土层中，桩周围的土尚未固结，桩处于悬浮状态，机械挖土时碰撞或者其他因素的水平力导致桩位偏斜。且上、下土层模拟土质不均匀，在同一场地打入桩施工也会有较大差异。模型可在静态结构讲解教学后，在进行动态演示，达到静动态教学演示效果。结合各构件，通过改变操作步骤，使模型既可以模拟演示正常打入桩施工过程，又可以模拟演示实际打入施工过程出现的打入桩倾斜现象，使模型教学多功能化。
【附图说明】
[0012]图1是本发明打入桩施工教学实体模型整体布置图；
[0013]图2是本发明正常打入桩施工模型演示图；
[0014]图3是本发明打入桩施工桩倾斜现象模型演示图；
[0015]图中:1为实木底座；2为地质沙箱；3为围板；4为玻璃板；5为预制桩；6为打桩锤；7为打桩机；8为桩架。
【具体实施方式】
[0016]正常打入桩施工演示操作步骤:
[0017]第一步，在地质沙箱中间位置，将预制桩竖直插入地质沙箱内2cm ；
[0018]第二步，将打桩锤与桩架竖直连接；
[0019]第三步，打桩锤竖直置于预制桩上开始打桩，以40-65次/min的频率进行打桩，待预制桩打至要求桩深，完成打桩。
[0020]打入桩施工桩发生倾斜现象演示操作步骤:
[0021 ] 第一步，在地质沙箱中间位置，将预制桩倾斜30度插入沙箱内2cm。
[0022]第二步，将打桩锤与桩架连接，打桩锤要与桩架的竖直方向成一定角度。
[0023]第三步，打桩锤置于桩上，开始打桩，以超过65次/min的频率进行打桩，至要求粧深，完成演不。
[0024]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内所作的的任何修改、等同变化与修饰，都应视为本发明方案的技术范畴，均应包含在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种打入桩施工教学实体模型，其特征在于:所述模型包括实木底座(I)、地质沙箱⑵、围板(3)、玻璃板⑷、预制桩(5)、打桩锤(6)、打桩机(7)和桩架⑶；地质沙箱⑵整体布置在实木底座(I)上，地质沙箱(2)四周前后两块玻璃板(4)和左右两块围板(3)围成并与底部的实木底座(I)形成一个无盖长方体结构；施工机械(7)和桩架(8)置于地质沙箱(2)上，砂箱包括上层粉质沙土下层的细沙，打桩锤(6)与桩架(8)竖直连接，预制桩(5)在打桩锤(6)下竖直插入地质沙箱(2)中。2.利用权利要求1所述的一种打入桩施工教学实体模型进行教学演示的方法，其特征在于:动态操作方法:将打桩机(7)、桩架(8)和打桩锤(6)安置地质沙箱(2)内，在地质沙箱(2)中间处竖直插入预制桩(5);当打桩锤(6)竖直与桩架(8)连接完成后开始打桩，打入地质沙箱(2)的预制桩(5)应与静态实体模型所展现的一样；本动态操作方法着重介绍桩发生倾斜时的演示情况；将预制桩(5)插入地质沙箱(2)中，插入时30度，然后将打桩锤(6)与桩架9的竖直方向成(2)(5)度，开始打桩，此时将出现桩的倾斜；从而达到模拟实际打入桩施工出现的桩的倾斜的现象的动态演示。
【专利摘要】一种打入桩施工教学实体模型设计及其教学演示方法，属于教学器材技术领域。针对于目前土木施工指导课程对打入桩施工的现场观摩与教学的需求，本次设计是基于对传统的打入桩施工教学实体模型并加以设计和改进，使该打入桩教学实体模型不仅能从模型外观上展现具体的施工现场布置形式，还能展现实际打入桩的具体施工工艺。通过对打入桩施工教学实体模型的静态实体模型和动态操作方法的设计和改进，使该实体模型能基于静态和动态体现具体施工场面、施工工艺以及关键工序。
【IPC分类】G09B25/02
【公开号】CN105185217
【申请号】CN201410276433
【发明人】张文学, 寇文琦, 赵阳, 陈壮, 武道凯
【申请人】北京工业大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2014年6月19日