CN114842714A - 一种多跨静定梁模型教具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多跨静定梁模型教具，包括钢管组和底座支架；钢管组包括呈一字型首尾对应，且依次水平排列的第一钢管、第二钢管、第三钢管、第四钢管和第五钢管；第一钢管和第二钢管之间、第三钢管和第四钢管之间，以及第四钢管和第五钢管之间均通过单螺栓连接的第一铰接结构连接；第二钢管和第三钢管之间通过多螺栓和多连杆配合的第二铰接结构连接；底座支架的数量为4个，且分别固定在第一钢管、第二钢管、第四钢管和第五钢管的底面。本发明能够在理论教学中展现多跨静定梁的节点荷载的受力变形特点，能够直观、形象地实现实验演示教学，进一步加快、加深对相关概念、方法的理解，从而达到提高教学效率，改善教学效果的目的。
Description
技术领域
本发明涉及教学用具技术领域，更具体的说是涉及一种多跨静定梁模型教具。
背景技术
多跨静定梁是工程中最常用的结构形式之一，掌握它们在固定荷载及移动荷载作用下的受力和变形特性是相关行业工程技术人员的基本素质之一，然而，多跨静定梁的受力变形特性较为复杂，所涉及的概念、原理及分析方法较多，且比较抽象。在单位移动荷载作用下，多跨静定梁的支座反力及内力影响线均由直线段组成，利用静力法和机动法均可获得，但通常利用机动法更为方便；机动法的实质是将影响线比拟为解除了一个与所求反力或内力相对应的约束后的梁机构的变形图线。
在现有教学中，一般采用图片或者文字来展示多跨静定梁的各个节点弯矩剪力轴力变化过程，但图片的展现方式显然缺乏生动性。
如果在理论教学的基础上能够结合一些直观、形象的实验演示教学，则可进一步加快、加深对相关概念、方法的理解，从而达到提高教学效率，改善教学效果的目的。
因此，提供一种多跨静定梁模型教具，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种多跨静定梁模型教具，旨在解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种多跨静定梁模型教具，包括：
钢管组；所述钢管组包括呈一字型首尾对应，且依次水平排列的第一钢管、第二钢管、第三钢管、第四钢管和第五钢管；所述第一钢管和所述第二钢管之间、所述第三钢管和所述第四钢管之间，以及所述第四钢管和所述第五钢管之间均通过单螺栓连接的第一铰接结构连接；所述第二钢管和所述第三钢管之间通过多螺栓和多连杆配合的第二铰接结构连接；
底座支架；所述底座支架的数量为4个，且分别固定在所述第一钢管、所述第二钢管、所述第四钢管和所述第五钢管的底面。
通过上述技术方案，本发明提供了一种多跨静定梁模型教具，能够在理论教学中展现多跨静定梁的节点荷载的受力变形特点，展示多跨静定梁的各个节点弯矩剪力轴力变化过程，能够直观、形象地实现实验演示教学，进一步加快、加深对相关概念、方法的理解，从而达到提高教学效率，改善教学效果的目的。
优选的，在上述一种多跨静定梁模型教具中，所述第一钢管、所述第二钢管、所述第三钢管、所述第四钢管和所述第五钢管的端面均固定有端板；所述端板用于与所述第一铰接结构或所述第二铰接结构连接。
优选的，在上述一种多跨静定梁模型教具中，所述第一铰接结构包括两块分别固定在对应的两块所述端板上的第一钢板，两块所述第一钢板上均开设有第一连接孔，第一螺栓穿过两块所述第一钢板的所述第一连接孔，并通过第一螺母紧固连接。
优选的，在上述一种多跨静定梁模型教具中，所述第一钢板为半椭圆形钢板。
优选的，在上述一种多跨静定梁模型教具中，所述第二铰接结构包括两块分别固定在对应的两块所述端板上的第二钢板，两块所述第二钢板上均开设有上下对应的两个第二连接孔，两块所述第二钢板上横向对应的两组所述第二连接孔之间通过第二螺栓和第二螺母紧固连接有两根连杆，为了便于铰接点的移动，且连接更加稳定，便于安全调节。
优选的，在上述一种多跨静定梁模型教具中，所述第二钢板为矩形板，所述连杆为两端开孔的椭圆形钢板。
优选的，在上述一种多跨静定梁模型教具中，所述底座支架包括梯形板，所述梯形板的两侧面下部对称焊接固定有直角三角板，所述直角三角板的底沿与所述梯形板的底沿平齐，且其板面与所述梯形板的板面垂直，增加其稳定性。
优选的，在上述一种多跨静定梁模型教具中，所述梯形板的上部开设有第三连接孔，所述第三连接孔通过第三螺栓和第三螺母与所述第一钢管、所述第二钢管、所述第四钢管和所述第五钢管底面的第三钢板紧固连接。
优选的，在上述一种多跨静定梁模型教具中，所述第三钢板垂直固定在所述第一钢管、所述第二钢管、所述第四钢管和所述第五钢管的中部，且开设有第四连接孔。
优选的，在上述一种多跨静定梁模型教具中，所述第三钢管的长度小于所述第一钢管、所述第二钢管、所述第四钢管和所述第五钢管的长度。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种多跨静定梁模型教具，具有以下有益效果：
1、本发明提供了一种多跨静定梁模型教具，能够在理论教学中展现多跨静定梁的节点荷载的受力变形特点，展示多跨静定梁的各个节点弯矩剪力轴力变化过程。
2、本发明能够直观、形象地实现实验演示教学，进一步加快、加深对相关概念、方法的理解，从而达到提高教学效率，改善教学效果的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的多跨静定梁模型教具的结构示意图；
图2为本发明提供的第一钢管和第二钢管之间通过第一铰接结构连接的结构示意图；
图3为本发明提供的第二钢管和第三钢管之间通过第二铰接结构连接的结构示意图；
图4为本发明提供的底座支架主视图；
图5为本发明提供的底座支架侧视图；
图6为本发明提供的底座支架俯视图。
其中：
1-钢管组；
11-第一钢管；12-第二钢管；13-第三钢管；14-第四钢管；15-第五钢管；
16-端板；
2-底座支架；
21-梯形板；211-第三连接孔；22-直角三角板；
3-第一铰接结构；
31-第一钢板；32-第一螺栓；33-第一螺母；
4-第二铰接结构；
41-第二钢板；42-第二螺栓；43-第二螺母；44-连杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1至图6，本发明实施例公开了一种多跨静定梁模型教具，包括：
钢管组1；钢管组1包括呈一字型首尾对应，且依次水平排列的第一钢管 11、第二钢管12、第三钢管13、第四钢管14和第五钢管15；第一钢管11和第二钢管12之间、第三钢管13和第四钢管14之间，以及第四钢管14和第五钢管15之间均通过单螺栓连接的第一铰接结构3连接；第二钢管12和第三钢管13之间通过多螺栓和多连杆配合的第二铰接结构4连接；
底座支架2；底座支架2的数量为4个，且分别固定在第一钢管11、第二钢管12、第四钢管14和第五钢管15的底面。
为了进一步优化上述技术方案，第一钢管11、第二钢管12、第三钢管13、第四钢管14和第五钢管15的端面均固定有端板16；端板16用于与第一铰接结构3或第二铰接结构4连接。
为了进一步优化上述技术方案，第一铰接结构3包括两块分别固定在对应的两块端板16上的第一钢板31，两块第一钢板31上均开设有第一连接孔，第一螺栓32穿过两块第一钢板31的第一连接孔，并通过第一螺母33紧固连接。
为了进一步优化上述技术方案，第一钢板31为半椭圆形钢板。
为了进一步优化上述技术方案，第二铰接结构4包括两块分别固定在对应的两块端板16上的第二钢板41，两块第二钢板41上均开设有上下对应的两个第二连接孔，两块第二钢板41上横向对应的两组第二连接孔之间通过第二螺栓42和第二螺母43紧固连接有两根连杆44。
为了进一步优化上述技术方案，第二钢板41为矩形板，连杆44为两端开孔的椭圆形钢板。
为了进一步优化上述技术方案，底座支架2包括梯形板21，梯形板21的两侧面下部对称焊接固定有直角三角板22，直角三角板22的底沿与梯形板 21的底沿平齐，且其板面与梯形板21的板面垂直。
为了进一步优化上述技术方案，梯形板21的上部开设有第三连接孔211，第三连接孔211通过第三螺栓和第三螺母与第一钢管11、第二钢管12、第四钢管14和第五钢管15底面的第三钢板紧固连接。
为了进一步优化上述技术方案，第三钢板垂直固定在第一钢管11、第二钢管12、第四钢管14和第五钢管15的中部，且开设有第四连接孔。
为了进一步优化上述技术方案，第三钢管13的长度小于第一钢管11、第二钢管12、第四钢管14和第五钢管15的长度。
在本实施例中，通过螺栓和螺母连接的钢板表面均开设有用于与螺母和螺栓头配合的螺母槽。
本实施例的具体实验方法为：
以图1为例，从左至右将各个钢管之间的连接点依次定义为第一铰接点、第二铰接点、第三铰接点和第四铰接点。
一种实验方式为：松开螺栓后，通过改变第一铰接点、第三铰接点、第四铰接点的构件角度位置，再拧紧螺栓，即可演示当在构件上施加荷载时，弯矩的影响线是如何变化的目的。
另一种实验方式为：松开螺栓后，通过调整连接第二铰接点的构件角度，使第二个铰接点两端的构件仍能保持平行，再拧紧螺栓，即可演示当构件上施加了一个竖向荷载后，影响线的图形是如何变化的目的。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种多跨静定梁模型教具，其特征在于，包括：
钢管组(1)；所述钢管组(1)包括呈一字型首尾对应，且依次水平排列的第一钢管(11)、第二钢管(12)、第三钢管(13)、第四钢管(14)和第五钢管(15)；所述第一钢管(11)和所述第二钢管(12)之间、所述第三钢管(13)和所述第四钢管(14)之间，以及所述第四钢管(14)和所述第五钢管(15)之间均通过单螺栓连接的第一铰接结构(3)连接；所述第二钢管(12)和所述第三钢管(13)之间通过多螺栓和多连杆配合的第二铰接结构(4)连接；
底座支架(2)；所述底座支架(2)的数量为4个，且分别固定在所述第一钢管(11)、所述第二钢管(12)、所述第四钢管(14)和所述第五钢管(15)的底面。
2.根据权利要求1所述的一种多跨静定梁模型教具，其特征在于，所述第一钢管(11)、所述第二钢管(12)、所述第三钢管(13)、所述第四钢管(14)和所述第五钢管(15)的端面均固定有端板(16)；所述端板(16)用于与所述第一铰接结构(3)或所述第二铰接结构(4)连接。
3.根据权利要求2所述的一种多跨静定梁模型教具，其特征在于，所述第一铰接结构(3)包括两块分别固定在对应的两块所述端板(16)上的第一钢板(31)，两块所述第一钢板(31)上均开设有第一连接孔，第一螺栓(32)穿过两块所述第一钢板(31)的所述第一连接孔，并通过第一螺母(33)紧固连接。
4.根据权利要求3所述的一种多跨静定梁模型教具，其特征在于，所述第一钢板(31)为半椭圆形钢板。
5.根据权利要求2所述的一种多跨静定梁模型教具，其特征在于，所述第二铰接结构(4)包括两块分别固定在对应的两块所述端板(16)上的第二钢板(41)，两块所述第二钢板(41)上均开设有上下对应的两个第二连接孔，两块所述第二钢板(41)上横向对应的两组所述第二连接孔之间通过第二螺栓(42)和第二螺母(43)紧固连接有两根连杆(44)。
6.根据权利要求5所述的一种多跨静定梁模型教具，其特征在于，所述第二钢板(41)为矩形板，所述连杆(44)为两端开孔的椭圆形钢板。
7.根据权利要求1所述的一种多跨静定梁模型教具，其特征在于，所述底座支架(2)包括梯形板(21)，所述梯形板(21)的两侧面下部对称焊接固定有直角三角板(22)，所述直角三角板(22)的底沿与所述梯形板(21)的底沿平齐，且其板面与所述梯形板(21)的板面垂直。
8.根据权利要求1所述的一种多跨静定梁模型教具，其特征在于，所述梯形板(21)的上部开设有第三连接孔(211)，所述第三连接孔(211)通过第三螺栓和第三螺母与所述第一钢管(11)、所述第二钢管(12)、所述第四钢管(14)和所述第五钢管(15)底面的第三钢板紧固连接。
9.根据权利要求8所述的一种多跨静定梁模型教具，其特征在于，所述第三钢板垂直固定在所述第一钢管(11)、所述第二钢管(12)、所述第四钢管(14)和所述第五钢管(15)的中部，且开设有第四连接孔。
10.根据权利要求1所述的一种多跨静定梁模型教具，其特征在于，所述第三钢管(13)的长度小于所述第一钢管(11)、所述第二钢管(12)、所述第四钢管(14)和所述第五钢管(15)的长度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20220802 |