本次课所讲内容为“持力层承载力验算”。选用的教材是由王晓谋老师主编人民交通出版社出版的《基础工程》,这本教材比较经典。接下来对这部分教学内容进行设计。
(1)教学内容分析。
根据教学大纲,《基础工程》是交通工程方向的一门专业必修课,它主要涉及道路、桥梁及人工构造物常用的各种类型地基和基础的设计原理、计算理论和方法及施工技术,主要包括浅基础、桩基础、沉井基础、地下连续墙基础等。
本次课选取的是第二章“天然地基上的浅基础”中的“持力层承载力验算”这块内容。持力层是指直接与基底相接触的土层,持力层承载力的验算要求荷载在基底产生的地基应力不超过持力层的地基承载力容许值。这块内容在基础工程中是比较重要的,虽然编者将这部分内容被放在了浅基础中,但深基础也同样会涉及这类计算。因为不管是什么类型的基础,都必须建造在持力土层之上,基础设计最最关键的就是持力层能否满足上部结构的承载力要求,如果持力层承载力不够,上部结构与基础建造的再坚固都是白劳,鉴于持力层的重要性,因此这部分内容是要求学生掌握的,并且此部分内容也是我们整个《基础工程》这门课程中的一个重点。
教学大纲中要求学生能够掌握持力层承载力的验算。持力层承载力的验算就是求得基底产生的地基应力,将其与持力层的地基承载力容许值相比较。那么关于持力层的验算就包括了两部分的内容,即要求得基底产生的地基应力以及地基承载力容许值,这两部分内容的求解相对来说不是太难,主要是要注意一些细节,比如在算基底以上竖向荷载时,不能忘记加上基础的重力等。此部分内容较难掌
握的是在有偏心压力作用情况下,基底某一侧有可能出现拉应力,即整个基地上部分面积受拉。此时若持力层为非岩石地基,则基底与土之间不能承受拉应力;若持力层为岩石地基,除非基础混凝土浇筑在岩石地基上,才有可能出现较小的拉应力。因此就需考虑基底应力重分布,关于基底应力重分布的学习,是我们这部分内容学习的一个重点和难点。
(2)教学目标设计。
我希望通过这次课的学习,学生能够切实的掌握这部分的内容。真正理解持力层承载力的验算方法,同时要注意计算中的一些细节,比如在算基底以上竖向荷载时,不能忘记加上基础的重力,或者在与地基承载力容许值进行比较时,地基承载力容许值不忘乘以抗力系数。希望学生在以后的工作中,遇到此类计算,能够在保证结构安全的前提下,尽量使设计与计算达到最优化。
(3)教法、学法设计。
在本节课中我拟采用的主要教学方法就是通过不断的提问,不断的抛出问题,通过一个又一个的问题,使得学生不停思考,紧跟老师的思路,而不是单方面的我讲,学生听。在教学过程中要注重教师的主导作用与学生的主体地位的结合,要把握好课堂,掌握好时间。
另外,《基础工程》这门课涉及到一些比较复杂的计算,学生学起来有一定的难度,本身又是比较枯燥乏味的。因此我在讲课过程中,除了多提问,还会注意肢体语言的使用,同时也会注意讲解过程中语言的使用,尽量幽默一些,提高一下学生学习的积极性。
(4)教学程序设计。 教学教学教师活动 设计理念 学生环节 时间 课程2mi导入 n 1)导入:上节课我们开始学习刚性扩1)回忆上节课的内大基础的设计与计算,我们知道了此类基础的计算,我们首先要根据基础的水文地质条件、上部结构等因素拟定基础的埋深和尺寸,然后再验算拟定的尺寸是否满足要求。【画一个简单的刚性扩大基础图】 提问:请同学回答确定基础埋深要考虑哪六个因素? 活动 与老容,通过简单的提问,师互帮助学生进入上课状态。 动,积极回答问题 2)基础埋深、尺寸定好了,就要看地2)通过提问引发学生基能不能承受基础传下来的荷载,看地基能不能满足承载力的要求。 提问:大家一起来思考下,在验算地基承载力时,要验算哪些内容呢? 强调 2mi持力n 层验算重要性 1)地基承载力的验算是很重要的,如1)从目前学生比较关果没算好,出了问题,可能会引起重大的工程事故。大家最近有没有看湖南台的综艺节目《花儿与少年》,他们去了罗马,去了佛罗伦萨,以后还会去一个地方,在意大利很有名的,有个著名的科学家在那边做了一个很与老思考,跟上老师思路。同时也引出这节课所要讲解的内容。 心感兴趣的话题着手,师互引出要讲解的东西,一动,方便提高学生上课的积极性,活跃课堂气积极回答氛。同时也强调此部分问题 内容的重要性。再者,有名的试验?(对的,就是比萨斜塔),就是在学习阶段给学这是一起很有名的因为地基产生了不均匀沉降引发的工程事故,成就了一个著名景点,这还算不幸中的万幸。2009年,上海出了一个很大的工程事故,有没有同学知道,(楼倒倒事件),影响非常恶劣,造成了重大的人生、财产的损失,同时也给社会带来了一定的恐慌。因此,我们学工程的同学,在工程的设计与施工中,一定要认真、仔细。 明确1mi所求n 内容 1)给出公式 2)提示这个公式里面忘记了一项内1)持力层承载力的验算就是求得基底产生与老师互生灌输施工安全重要性的思想。 的地基应力,将其与持动,力层的地基承载力容积极许值相比较。给出这个回答公式,明确接下来所求问题 内容,就是计算和。 2)强调计算时不能忘记将地基承载力容许容,即地基承载力容许值的抗力系数。值乘以抗力系数。 给出完整公式。 地基3mi承载n 力容许值的计算 基底2mi应力n 的计算 1)与学生一起回忆地基承载力容许值1)通过提问帮学生巩的计算方法。通过适当的提问帮助学生回忆。此为本章上一节的内容,学生还不太陌生。 固之前已学的知识。 与老师互动,积极回答问题 1)提问:当基础仅受轴心压力作用时,1~3)从较简单的问题与老基底应力分布情况? 画应力图,给出公式 出发,一步步引起比基师互底应力的计算公式,学动,2)提问:当基础仅受弯矩作用时,基生理解起来比较容易。 积极底应力分布情况? 画应力图,给出公式 另外,先绘制基底应力回答图,通过应力图讲应力问题 3)提问:上面两种力同时作用时,基叠加,就比较直观,学底应力分布情况? 给出公式 画应力叠加图 公式2mi变换 n 1)公式中,由于有“-”,所以就要比较1)这里讲解清楚。公与的大小,从而判断值的正负,为了式变换主要是为了方与老师互动,积极回答问题 生接受起来也较容易。 方便计算,这里引入基底核算半径, 便比较与。 以及合力偏心距,。 公式变换为 ) 判断 2mi的正n 负 1)让学生分析以下情况基底应力的分1)要求学生积极思考,与老布 当 当当 当 提高注意力。 师互动,积极回答问题。 2)当时,基底应力出现负值,引出应2)过渡。 力重分布的概念 应力5mi重分n 布 1)考虑应力重分布后基底应力仍按三1)讲解清楚。 角形分布,画出基底应力图。 根据力的平衡条件,得到应力重分布后基底的合力作用点位置。 最终得到基底最大正应力 回顾 1min 跟学生一起回顾本节课内容。 帮助学生明确本节课的学习重点,并再次提出难点,同时布置学生下节课的预习内容。 (5)板书设计。
与老师互动,积极回答问题。
板书第一部分先给出公式,明确本节课所讲内容,针对此公式,第二部分讲解抗力系数如何取值,第三部分讲解地基承载力容许值的取值方法,第四部分讲解基底应力的求解方法,第五部分是关于基底应力最小值的正负取值,当基底应力最小值为负值时,需考虑应力重分布问题,第六部分就是关于应力重分布问题的讲解。配合基底应力图,板书看起来比较简单明了,帮助学生更好的掌握知识。
(6)教学辅助方案设计。
因为这类比较繁杂的力学问题通过板书讲解能更清楚明白,因此本次教学主要靠板书进行讲解,另外会找一些由于地基出现问题造成的工程事故图片做成课件辅助教学,强调持力层承载力验算的重要性。
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