李永信
摘 要:筆者在教學實踐中從應變片粘貼實驗開始,按照橋梁建造順序所做的實驗,先后開出了結構檢測教學大綱中要做的一些綜合型的創(chuàng)新實驗,收到了好的教學效果。本文就橋梁監(jiān)測監(jiān)控模擬系統(tǒng)開設綜合型創(chuàng)新實驗作了初步總結和探討。
關鍵詞:橋梁監(jiān)控模擬系統(tǒng);綜合型創(chuàng)新實驗;教學效果
中圖分類號:G482 文獻標識碼: A
1 在橋梁監(jiān)測監(jiān)控模擬系統(tǒng)上能做哪些實驗
橋梁檢測監(jiān)控模擬系統(tǒng)(見圖1-1)將橋梁建造過程簡化,采用模擬仿真的形式搬進課堂,可以開出多種綜合型及研究型的實驗。應用模擬系統(tǒng)軟件,可以進行橋梁建造過程的模擬、鋼管拱吊裝過程的模擬、塔架位移模擬、混凝土灌注過程的模擬、成橋試驗的模擬、自爬吊籃的模擬等。可以演示監(jiān)測監(jiān)控的全過程,安裝到每一部分時的各部位的應力情況。由于監(jiān)測監(jiān)控關系到工程建設項目的成敗,所以,對保證工程質量有重大意義。
在橋梁的建造過程中,在塔架根部、鋼管拱的兩拱腳、L/4、3L/8及拱頂處安裝了單向拉、壓應變傳感器,測其鋼管拱在施工過程中的應變值,以保證安全可靠地施工。本系統(tǒng)為學生開設綜合、設計、研究型實驗提供一個基礎平臺。應用本模擬系統(tǒng),可以系統(tǒng)地培訓熟練的監(jiān)測監(jiān)控人員,讓學生在這個平臺之上,來從事設計、研究型的實驗。所能開設的實驗有:應變片粘貼實驗;塔架系統(tǒng)測繪調(diào)整 應力測試實驗;傳感器標定實驗;鋼管拱線型及應力測量實驗;索力測試實驗;鋼管混凝土探傷實驗;成橋荷載實驗;動應力及固有頻率測量實驗等。
2 實驗內(nèi)容及學時安排
實驗內(nèi)容及學時安排見表2-1。
3 創(chuàng)新實驗的教學管理
針對以上教學及實驗內(nèi)容,特制定開放實驗室管理辦法,首先制定了開放實驗室的規(guī)章制度,之后按照規(guī)章制度執(zhí)行。時間開放:開放是相對于“約束”而言。常規(guī)的實驗教學,一是時間上的約束;二是內(nèi)容上的約束,只有必做實驗,沒有選作實驗;三是方法上的約束,只能按實驗指導書上規(guī)定的方案、方法、步驟做實驗,這對于學生能力培養(yǎng)十分不利。而時間開放,就是不受時間的限制,學生就可以認真仔細地將一個設計性的實驗做完。內(nèi)容和教學方法上的開放:除必做實驗外,還應安排學生自選實驗??梢詫⒔處煹牟糠挚蒲腥蝿?,安排為專題性的研究型實驗,以及開展第二課堂和學生科技小組活動。個人或小組,可以自擬實驗題目,自行設計實驗方案,自選儀器設備組裝實驗裝置,經(jīng)比準后,獨立進行實驗。實驗報告可以以小論文的形式提交??傊瑢嶒灲虒W開發(fā)內(nèi)化的方法落到了實處。
4 創(chuàng)新實驗的教學過程
4.1 測試系統(tǒng)的制作
根據(jù)測試系統(tǒng)的制作所涉及的內(nèi)容,講解了鋼管混凝土拱橋建造監(jiān)測監(jiān)控的整個實驗過程,在本系統(tǒng)上所要開設的所有實驗(見表2-1的實驗內(nèi)容),并提供參考資料及電子文件,進而開拓學生的創(chuàng)新思路。之后學生根據(jù)功能設計制作出樣機及實際測試系統(tǒng),見圖1-1橋梁監(jiān)測監(jiān)控模擬系統(tǒng)。
4.2 應變片的粘貼及儀器調(diào)試
根據(jù)要求,在塔架,鋼管拱、橋面上分別貼上應變片,從貼片方案設計、應變片粘貼、接線、應變片接橋及儀器調(diào)試,都由學生獨立完成,真正地鍛煉他們的動手能力。他們基本功扎實,動手能力強,經(jīng)過努力,終于完成了測試系統(tǒng),并在本系統(tǒng)上開出了研究、設計綜合型實驗。見圖4-1應變片
的粘貼實驗;圖4-2塔架系統(tǒng)測繪調(diào)整應力測試實驗;圖4-3傳感器標定實驗;圖4-4鋼管拱線型及應力測量實驗;圖4-5索力測試實驗;圖4-6鋼管混凝土探傷實驗;圖4-7橋梁荷載試驗;圖4-8動應力及固有頻率測量實驗等。
5 創(chuàng)新實驗的教學成效
創(chuàng)新實驗教學極大調(diào)動了學生的學習熱情,激發(fā)了學生的創(chuàng)新潛能。學生組成創(chuàng)新實驗組,參加了湖北省第十屆大學生“挑戰(zhàn)杯”課外科技競賽,具體完成了:
1.湖北省第十屆“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技作品競賽作品申報書,作品名稱為:鋼管混凝土拱橋建造監(jiān)測監(jiān)控模擬仿真系統(tǒng);
2.測試系統(tǒng)設計圖紙及模型制作;
3.鋼管混凝土拱橋建造監(jiān)測監(jiān)控模擬仿真系統(tǒng)設計說明書;
4.鋼管混凝土拱橋建造監(jiān)測監(jiān)控模擬仿真系統(tǒng)指導手冊;
5.在鋼管混凝土拱橋建造監(jiān)測監(jiān)控模擬仿真系統(tǒng)上,所能開設實驗的實驗報告;
6.答辯講演稿(PPT)等。
經(jīng)過參賽學生及指導老師的努力,《鋼管混凝土拱橋建造監(jiān)測監(jiān)控模擬仿真系統(tǒng)》在湖北省第十屆“挑戰(zhàn)杯·青春在沃”大學生課外學術科技作品競賽中榮獲二等獎。學生從申請書填寫、模型設計與制作、應變片粘貼及各個綜合型實驗的試做,到實驗報告及教學資料的整理,整個過程開發(fā)了學生的潛能,提高了動手能力及測試水平,同時將實驗開發(fā)內(nèi)化教學落到了實處,并取得了豐碩的成果。
(本文審稿 柳立生)