本文在上述研究的基础上,采用路桥专业软件建立大型桥梁的教学模型,建立能模拟构件内部受力情况的模型。填补基于模拟仿真的公路桥梁教学模型的研究空白。本文采用工程上较为先进的ansys分析软件,在收集大量图纸资料、工程量数据、工程细部尺寸的基础上,制作路桥多媒体模型,具体制作内容分为13个部分,包括公路平面模型、纵断面模型、横断面模型、超高模型、加宽防护模型、排水工程模型、路面工程模型、混凝土配筋模型、箱形梁桥模型、钢管拱桥模型、斜拉桥模型。其中公路平面模型包含直线、圆曲线的公路模型。公路横断面模型为双向两车道的城市道路,3米人行道+4.5米机动车道,每隔25米布置路灯。简支梁桥的特征横断面类型有T梁和箱梁。模型均录制模型构造录像,全方位学习公路桥梁的基本构造,通过颜色,材质体现模型的真实性。本文以公路路面为案例,讲解开发出符合公路桥梁课程需要的基于ANSYS的桥梁模型的基本方法。

1.路面模型参数

本案例为双向两车道的城市道路,3米人行道+4.5米机动车道,每隔25米布置路灯。本文采用ANSYS软件模拟路面结构,ANSYS软件具有很强模拟能力,是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件,对于公路和桥梁的模型的制作是完全可行的。ANSYS直观性教学可以加深学生对知识的理解,激发学生学习兴趣。同时,加强了特殊实验的实验效果,节约了资源。在教学中应用ANSYS,可以提高学生运用所学知识解决实际问题的能力,培养学生善于探索的素养。模拟混凝土是一种弹塑性材料,采用非线性应力—应变本构模型,并结合五参数强度准则,混凝土选用SOLID65单元模拟,混凝土材料的基本参数采用:轴心抗压强度设计值fcd=20.5MPa;轴心抗拉强度设计值ftd=1.74MPa;弹性模量Ex=3.5×104MPa;泊松比V=0.1667。

2.建立路面构造模型

采用ANSYS的APDL命令流功能,成功模拟路面构造;模型体现路面结构包括面层、基层、垫层。将模型应用于教学,增强学生的感性认识,以便较好地掌握这些知识,建立起理论知识和工程原型之间的联系,促进学生树立工程概念。

3.模拟仿真技术应用于路桥教学模型研究的优势

通过建立“公路桥梁教学模型”,丰富了教学素材,从根本上改善了学生的学习现状,提高了学生的绘图、看图及空间想象能力,从视听效果和理解能力方面着手,制作了含三维模型动画的多媒体辅助教学素材。教学模型的开发在于提高高职教育水平,教学模型开发也在于加深课本理论文字的学习,并增加立体的教学模型,通过不同的教学方式,达到更好的教学效果。在教学工作中,使用了节点多媒体模型、构件拉、压、剪、弯曲变形多媒体模型、结构破坏教学试验录像等课题建设成果,取得了良好的效果。结构整体稳定破坏都是在瞬时发生的,没有实验和工程实例可以让学生了解失稳发生的过程,从模型和动画两个方面入手,制作了多种模型,不借用复杂的实验设备就可以直观形象地展示构件整体失稳的现象,通过分析,提出提高整体稳定性的方法和措施,进而理解和掌握设计原理和规范,改变原来的纯粹的理论公式推导的教学模式,逐步开展研讨式的教学改革,使学生的学习兴趣和效率大大提高。此模型在教学中的应用可以提高学生的实践能力,激发学生的求知欲,因此将模型在教学中应用很必要。将模型的建设与大学生学科竞赛、开放性实验等教学环节结合起来,将研究成果直接应用于学科竞赛和开放性实验等教学环节中,充分发挥了成果的作用。