一种实体深基础法计算群桩基础承载力的教具的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种实体深基础法计算群桩基础承载力的教具，包括承台、地基土板、基础模型和4个应力扩散组件，所述基础模型为长方体，承台和地基土板分别固定于基础模型的顶面和底面上，承台的下表面上开设有4个安装槽，4个安装槽的位置与基础模型的4条顶边相对应；所述应力扩散组件包括卷轴和卷面，所述卷面呈梯形，卷面的上底边固定于安装槽中、下底边与卷轴固连，卷轴的尺寸小于安装槽的尺寸，地基土板上设有卷轴固定位；该教具通过4个应力扩散组件模拟实体深基础的应力扩散，卷面即为自桩边顶部的各侧边沿水平方向向下产生的角度为α的应力扩散面，通过实体模型模拟群桩基础的受力情况，便于学生理解，提高教学效果，缩短教学用时。
【专利说明】
一种实体深基础法计算群桩基础承载力的教具
技术领域
[0001]本发明涉及一种实体深基础法计算群粧基础承载力的教具，属于基础工程学教学器械技术领域。
【背景技术】
[0002]在基础工程学粧基础教学过程中，群粧基础承载力计算是一个非常重要环节，其计算方法有实体深基础法和等代墩基法等，其中实体深基础法难于理解，概念抽象，需要有较好空间想象能力。当群粧基础的粧数超过8根，且粧的排数超过2排时，群粧基础的群粧承载力计算可以采用实体深基础法，这种计算方法的理解直接关系到群粧基础承载力的设计计算正确与否，授课过程中教师需要用到现场多个图片，通过这些图片，引导学生进行理解、消化。
[0003]该知识点的教学时间耗时长、往往不能在有效的时间内达到如期的教学效果；学生在这种计算方法的理解上不够深刻透彻，基于该问题的存在，需要制作一实体模型，既便于教师授课，又便于学生理解，来提高教学效果，缩短教学用时。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足并提供一种实体深基础法计算群粧基础承载力的教具，通过实体模型模拟群粧基础的受力情况，便于学生理解，提高教学效果，缩短教学用时。
[0005]实现本发明目的所采用的技术方案为，一种实体深基础法计算群粧基础承载力的教具，包括承台、地基土板、基础模型和4个应力扩散组件，所述基础模型为长方体，承台和地基土板分别固定于基础模型的顶面和底面上，承台的下表面上开设有4个安装槽，4个安装槽的位置与基础模型的4条顶边相对应;所述应力扩散组件包括卷轴和卷面，所述卷面呈梯形，卷面的上底边固定于安装槽中、下底边与卷轴固连，卷轴的尺寸小于安装槽的尺寸，地基土板上设有4组固定组件，4组固定组件呈矩形分布并且分别平行于基础模型的各底边，所述固定组件包括I个以上卷轴固定位。
[0006]所述基础模型由粧间土模型和9根以上粧构成，粧嵌于粧间土模型内部开设的粧孔中并且与粧孔间隙配合。
[0007]所述粧间土模型由左部和右部通过销轴铰接构成，左部与右部的连接面上设有粧孔。
[0008]所述地基土板的中心设有形状和尺寸均与基础模型底面相同的接触面，基础模型活动安装于接触面上。
[0009]所述卷轴固定位为与卷轴相匹配的固定槽，固定槽的两侧设有向下凹陷的取物槽。
[0010]所述卷面呈折扇扇面状，卷面的材料为透明材料。
[0011]由上述技术方案可知，本发明提供的实体深基础法计算群粧基础承载力的教具，主体包括承台、地基土板、基础模型和4个应力扩散组件，基础模型由粧间土模型和嵌于粧间土模型内部开设的粧孔中的各粧构成，基础模型的各粧与承台下表面连接，各粧与承台共同模拟实际建筑中的群粧基础，地基土板固定于基础模型的底面上，模拟地基土体;实体深基础法中为了计算群粧基础的承载力，将群粧基础中的粧和粧间土不分，视为一个整体，形成实体深基础，本发明提供的教具中，基础模型由粧间土模型和9根以上粧构成，承台、粧和粧间土模型即为实体深基础法中抽象出的实体深基础，实际建筑中，荷载通过承台传递下去，粧侧摩阻力所承担的部分荷载可视为自粧边顶部的各侧边沿水平方向向下分别产生一角度为α的应力扩散面，应力扩散后粧端底面产生一应力扩散底面，本发明提供的教具中，通过4个应力扩散组件模拟实体深基础的应力扩散，应力扩散组件包括卷轴和呈梯形的卷面，承台的下表面上与基础模型的4条顶边相对应的位置开设有4个安装槽，4个安装槽分别用于放置4个应力扩散组件，安装槽的位置为承台的下表面与基础模型的顶边相接触的位置，因此安装槽即为应力扩散的始发端，应力扩散后在粧端底面产生一应力扩散底面，本发明提供的教具中地基土板上设有呈矩形分布并且分别平行于基础模型的各底边的4组固定组件，4组固定组件所围的区域即为应力扩散底面，卷面的上底边固定于安装槽中、下底边与卷轴固连，将卷轴通过固定组件固定，卷面模拟自粧边顶部的各侧边沿水平方向向下产生的角度为α的应力扩散面，由于承台所承受力的不同，对应的角度α也不同，本发明中固定组件包括I个以上卷轴固定位，将卷轴固定于不同的卷轴固定位上可改变卷面与基础模型侧面之间的夹角，即改变角度α。
[0012]当群粧基础的粧数超过8根，且粧的排数超过2排时，群粧基础的群粧承载力计算可以采用实体深基础法，为便于学生对实体深基础法的理解，粧间土模型设计为由左部和右部通过销轴铰接构成的结构，左部与右部的连接面穿过一排粧孔，在讲解实体深基础概念时可将粧间土模型的左部与右部打开，将内部粧与粧间土结构向学生展示，使得学生对实体深基础概念理解更深刻;地基土板的中心设有形状和尺寸均与基础模型底面相同的接触面，基础模型活动安装于接触面上，可将基础模型取下并将其底面向学生展示，帮助学生理解实体深基础法的使用条件。
【附图说明】
[0013]图1为本发明提供的实体深基础法计算群粧基础承载力的教具的结构示意图。
[0014]图2为基础模型的俯视图。
[0015]图3为图1的AA向剖面图。
[0016]图4为地基土板的结构不意图。
[0017]其中，丨-承台，2-基础模型，21-粧，22-粧间土模型，221-左部，222-右部，223-销轴，23-粧孔，3-地基土板，4-卷面，5-卷轴，6-安装槽，7-固定槽，8-取物槽，9-接触面。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本发明进行详细具体说明，本发明的内容不局限于以下实施例。
[0019]本发明提供的实体深基础法计算群粧基础承载力的教具，其结构如图1和图3所示，包括承台1、地基土板3、基础模型2和4个应力扩散组件，所述基础模型2为长方体，参见图2，基础模型2由粧间土模型22和9根粧21构成，粧21嵌于粧间土模型22中开设的粧孔23中并且与粧孔23间隙配合，粧间土模型22由左部221和右部222通过销轴223铰接构成，左部与右部完全相同，其连接面穿过中间3个粧孔，承台I和地基土板3分别固定于基础模型2的顶面和底面上，参见图4，地基土板的中心设有形状和尺寸均与基础模型底面相同的接触面9，基础模型活动安装于接触面9上，承台I的下表面上开设有4个安装槽6，4个安装槽的位置与基础模型的4条顶边相对应;所述应力扩散组件包括卷轴5和卷面4，所述卷面4由透明材料制成、主体呈梯形并且表面呈折扇扇面状，卷面4的上底边固定于安装槽6中、下底边与卷轴5固连，卷轴5的尺寸小于安装槽6的尺寸，地基土板上设有4组固定组件，4组固定组件呈矩形分布并且分别平行于基础模型的各底边，所述固定组件包括4个卷轴固定位，所述卷轴固定位为与卷轴相匹配的固定槽7，固定槽7的两侧设有向下凹陷的取物槽8。
[0020]该教具的使用方法如下:
[0021 ] 1、首先向学生展示群粧基础，讲述该组成；
[0022]2、将群粧基础中的粧和粧间土视为一体，也就是说将粧和粧间土不分，视为一个整体，此时模型转化实体深基础模型，将粧间土模型的左部与右部展开，可直接观测到基础模型的内部结构，便于学生理解实体深基础的概念，参见图4，实体深基础模型的底面为ABCD;
[0023]3、粧侧摩阻力所承担那部分荷载，这时可视为沿粧边顶部的四条侧边分别产生一角度为α的应力扩散面，应力扩散后在粧端底面产生一应力扩散底面，将卷轴固定于固定槽7中，卷面模拟应力扩散面，通过将卷轴固定于不同的固定槽中可改变卷面与基础模型竖直侧面之间的夹角，即改变模拟的应力扩散面的角度，参见图4，本实施例中应力扩散底面为
abcdo
【主权项】
1.一种实体深基础法计算群粧基础承载力的教具，其特征在于:包括承台、地基土板、基础模型和4个应力扩散组件，所述基础模型为长方体，承台和地基土板分别固定于基础模型的顶面和底面上，承台的下表面上开设有4个安装槽，4个安装槽的位置与基础模型的4条顶边相对应;所述应力扩散组件包括卷轴和卷面，所述卷面呈梯形，卷面的上底边固定于安装槽中、下底边与卷轴固连，卷轴的尺寸小于安装槽的尺寸，地基土板上设有4组固定组件，4组固定组件呈矩形分布并且分别平行于基础模型的各底边，所述固定组件包括I个以上卷轴固定位。2.根据权利要求1所述的实体深基础法计算群粧基础承载力的教具，其特征在于:所述基础模型由粧间土模型和9根以上粧构成，粧嵌于粧间土模型内部开设的粧孔中并且与粧孔间隙配合。3.根据权利要求2所述的实体深基础法计算群粧基础承载力的教具，其特征在于:所述粧间土模型由左部和右部通过销轴铰接构成，左部与右部的连接面上设有粧孔。4.根据权利要求1所述的实体深基础法计算群粧基础承载力的教具，其特征在于:所述地基土板的中心设有形状和尺寸均与基础模型底面相同的接触面，基础模型活动安装于接触面上。5.根据权利要求1所述的实体深基础法计算群粧基础承载力的教具，其特征在于:所述卷轴固定位为与卷轴相匹配的固定槽，固定槽的两侧设有向下凹陷的取物槽。6.根据权利要求1所述的实体深基础法计算群粧基础承载力的教具，其特征在于:所述卷面呈折扇扇面状，卷面的材料为透明材料。
【文档编号】G09B25/04GK105976695SQ201610428333
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】时红莲, 严绍军, 冯晓腊
【申请人】中国地质大学（武汉）