鐵道運(yùn)輸沙盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

【摘要】本文通過(guò)對(duì)我校110m滬寧高鐵動(dòng)車(chē)運(yùn)輸演練沙盤(pán)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，總結(jié)了鋼結(jié)構(gòu)沙盤(pán)在結(jié)構(gòu)重要性、通用性、及其組合以及其他細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的一些特點(diǎn)， 為今后此類(lèi)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供一些參考。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu);沙盤(pán)設(shè)計(jì);探討

引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)高鐵建設(shè)開(kāi)放的不斷深入，中國(guó)高鐵總里程達(dá)到10463公里，居世界第一位。高速鐵路安全、便捷、高效、綠色發(fā)展，造福人類(lèi)已是我國(guó)目前戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一。各地方鐵路培訓(xùn)機(jī)構(gòu)、鐵路專(zhuān)業(yè)院校相繼投入了大量資金建設(shè)了鐵道運(yùn)輸沙盤(pán)，鐵道運(yùn)輸沙盤(pán)模擬教學(xué)系統(tǒng)是一種全新的教學(xué)手段，學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程類(lèi)似參加企業(yè)實(shí)戰(zhàn)，讓學(xué)生直接面對(duì)各種問(wèn)題，可以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)潛能，培養(yǎng)實(shí)作性技能型人才。鐵道運(yùn)輸教學(xué)沙盤(pán)即為在盤(pán)上模擬調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)行的整個(gè)過(guò)程，它運(yùn)用獨(dú)特直觀的鐵道運(yùn)輸教具，提供了鐵道運(yùn)輸調(diào)度系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)模擬，隨著鐵道運(yùn)輸教學(xué)沙盤(pán)結(jié)構(gòu)朝著大型化、多樣化、復(fù)雜化的趨勢(shì)發(fā)展，沙盤(pán)結(jié)構(gòu)建造也從最初由施工制作單位自己設(shè)計(jì)、自己施工階段逐步發(fā)展到專(zhuān)業(yè)化設(shè)計(jì)、專(zhuān)業(yè)化制作施工階段。在滿足要求的同時(shí)， 沙盤(pán)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性尤為重要。

1.沙盤(pán)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)相關(guān)的沙盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，由于鐵道運(yùn)輸演練沙盤(pán)模擬教學(xué)時(shí)往往有大量學(xué)生。因此，沙盤(pán)自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性極為重要。沙盤(pán)結(jié)構(gòu)與其他固定的建筑結(jié)構(gòu)相比，主要有如下一些不同特點(diǎn)：

（1）沙盤(pán)屬于輕型建筑結(jié)構(gòu)，但一般使用年限在十年以上，考慮日后的維護(hù)，盡可能選擇能夠抗白蟻蟲(chóng)柱且耐腐蝕金屬結(jié)構(gòu);

（2）大部分建設(shè)場(chǎng)地在室內(nèi)是不允許現(xiàn)場(chǎng)焊接，沙盤(pán)應(yīng)多采用鋼、鋁合金結(jié)構(gòu)，所有的構(gòu)件均在工廠加工，然后在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)螺栓連接進(jìn)行安裝，這種方便、安全做法符合場(chǎng)地對(duì)于沙盤(pán)快速搭建要求;

（3）沙盤(pán)結(jié)構(gòu)在現(xiàn)場(chǎng)不能做基礎(chǔ)，以免會(huì)損壞室內(nèi)結(jié)構(gòu)，使得柱腳設(shè)計(jì)有所不同;

（4）通過(guò)沙盤(pán)結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)，借助于沙盤(pán)結(jié)構(gòu)本身，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求來(lái)設(shè)置LED燈帶和音響設(shè)備等。

通過(guò)此次110m滬寧高鐵動(dòng)車(chē)運(yùn)輸演練沙盤(pán)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其使用效果良好，得到學(xué)校的高度評(píng)價(jià)，本文對(duì)鋼結(jié)構(gòu)沙盤(pán)設(shè)計(jì)中的一些特點(diǎn)進(jìn)行探討。同時(shí)為后續(xù)鐵道運(yùn)輸演練沙盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作提供一些借鑒。

2.工程實(shí)例

2.1 工程概況

該鐵道運(yùn)輸演練沙盤(pán)平面呈“L”型，長(zhǎng)110m寬2.44m高0.84m，總建筑面積約268.4m2。是按滬寧高鐵一定比例制作沙盤(pán)模擬教學(xué)場(chǎng)境，共分為8個(gè)站（南京南、鎮(zhèn)江南、丹陽(yáng)北、常州北、無(wú)錫東、蘇州北、昆山南、上海虹橋）

圖1 沙盤(pán)平面布置圖

沙盤(pán)盤(pán)體采用金屬管材框架結(jié)構(gòu)（鋼架組件）組合拼接。臺(tái)面采用實(shí)心細(xì)木工板制作，沙盤(pán)裙邊采用1.5毫米優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板表面噴塑處理，裙邊上沿口護(hù)板采用1.2毫米不銹鋼拉絲板45°造型收邊。正線線路真實(shí)模擬8個(gè)車(chē)站的線路、道岔及信號(hào)機(jī)的布置，并設(shè)置模擬站房、車(chē)站值班員控制臺(tái)以及車(chē)站信號(hào)操作終端。

圖2 正在調(diào)試中的沙盤(pán)

圖3 正在施工中的沙盤(pán)

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在沙盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要考慮以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。

2.2.1 結(jié)構(gòu)形式

大型建筑平臺(tái)結(jié)構(gòu)由于無(wú)調(diào)節(jié)腳，因此無(wú)法做到水平度調(diào)節(jié)（運(yùn)輸演練沙盤(pán)使用要求表面平整度≦3毫米），為保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，需要在結(jié)構(gòu)上設(shè)置抗側(cè)力構(gòu)件來(lái)抵抗和傳遞側(cè)向力，通常采用的是剛性斜桿。而沙盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同，側(cè)向力不是太大，通常采用的做法是上下水平拉桿。這樣既可以保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，又方便制作。

圖4 結(jié)構(gòu)圖

2.2.2 荷載

荷載包括沙盤(pán)結(jié)構(gòu)自重以及沙盤(pán)上部設(shè)備重量。運(yùn)輸演練沙盤(pán)教學(xué)期間，因人員密集，流動(dòng)性大，因而在設(shè)計(jì)沙盤(pán)時(shí)因根據(jù)房屋建筑樓面荷載考慮。通常建筑荷載取為500kg/m2 。

2.2.3 結(jié)構(gòu)分析

對(duì)于運(yùn)輸演練沙盤(pán)框架結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)， 梁柱節(jié)點(diǎn)連接處理成鏈接， 安裝也方便。沙盤(pán)屬于輕型建筑， 沙盤(pán)的柱腳是不能做基礎(chǔ)的。進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)， 所有的柱腳均簡(jiǎn)化成鏈接， 鏈接柱腳在實(shí)際施工中也是比較容易做到的。由于整個(gè)結(jié)構(gòu)都是鏈接節(jié)點(diǎn)， 必須在立面兩個(gè)方向設(shè)有鋼管以保持結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。

2.2.4 材料的通用性

目前國(guó)內(nèi)一些沙盤(pán)企業(yè)仍是在現(xiàn)場(chǎng)制作傳統(tǒng)做法，導(dǎo)致生產(chǎn)工藝技術(shù)難以改進(jìn)，阻礙了企業(yè)向現(xiàn)代化、專(zhuān)業(yè)化、規(guī)?；~進(jìn)的步伐，易造成環(huán)境污染。如果能夠?qū)崿F(xiàn)零部件的標(biāo)準(zhǔn)化與通用性，企業(yè)就可以建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的零、部件庫(kù)。而標(biāo)準(zhǔn)零、部件庫(kù)的建立可以顯著地提高生產(chǎn)效率、提升材料利用率、降低生產(chǎn)和運(yùn)輸成本。

采用零部件組合沙盤(pán)，是以幾種規(guī)格的部件，按一定方式用連接件裝配組合起來(lái)，并且所有部件規(guī)格均已形成“三化”（標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化），便于工廠組織大批量生產(chǎn)。此次設(shè)計(jì)采用通用主材骨架部分為40*40*1.5異型冷鍍鋅鋼管，沙盤(pán)裙邊為標(biāo)準(zhǔn)定制605*610（630）*1.5優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板表面噴塑處理，臺(tái)面采用標(biāo)準(zhǔn)2440*1220*18的實(shí)心細(xì)木工板。由于模塊化程度高，準(zhǔn)備工作做得較為充分。這些標(biāo)準(zhǔn)尺寸零部件模塊可以通過(guò)各種鏈接構(gòu)件連接組合成形狀各異的沙盤(pán)，從根本上實(shí)現(xiàn)沙盤(pán)的創(chuàng)新性、靈活性和可變性。這一類(lèi)型的沙盤(pán)因?yàn)槠浣M合單元是一個(gè)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)零部件模塊，類(lèi)似于小孩子玩的積木。因此，也稱(chēng)為“積木組合式沙盤(pán)”，是現(xiàn)代組合沙盤(pán)的主要形式。

圖5 模塊化組合

2.2.5 局部設(shè)計(jì)

在沙盤(pán)在制作過(guò)程中，我們需要大量敷設(shè)線纜及安裝設(shè)備，如何安裝這些線纜及設(shè)備一直是困惱施工人員的問(wèn)題。由于設(shè)計(jì)中采用了組合元素，沙盤(pán)裙邊可以在調(diào)試完成后組裝，只要不超過(guò)沙盤(pán)裙邊高度的電器設(shè)備，無(wú)論是線纜安裝還是設(shè)備調(diào)試，都能方便施工人員進(jìn)出。同時(shí)也減輕施工人員工作強(qiáng)度。

圖6 上沿口護(hù)板

近幾年來(lái)，燈光裝飾常常運(yùn)用在各類(lèi)沙盤(pán)建設(shè)上。室內(nèi)配置不同亮度或不同顏色的燈光，從某種程度上講破壞了沙盤(pán)的整體效果。此次設(shè)計(jì)中我們將常用于裝飾建筑物的燈帶通過(guò)裙邊上沿口護(hù)板隱藏其中，巧妙的解決燈光直射的問(wèn)題，以及造成的光污染。通過(guò)燈光的區(qū)分使人一目了然。使運(yùn)輸演練沙盤(pán)增添藝術(shù)的色彩，使人感到現(xiàn)代化的氣息。

3.結(jié)語(yǔ)

從以上鐵道運(yùn)輸演練沙盤(pán)設(shè)計(jì)中可看出， 運(yùn)輸演練沙盤(pán)結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)分析和結(jié)構(gòu)柱腳設(shè)計(jì)， 均與一般建筑沙盤(pán)結(jié)構(gòu)有所不同。目前我國(guó)還缺少有關(guān)沙盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)程，對(duì)這些方面沒(méi)有做出明確的規(guī)定。

圖7 正在運(yùn)行中的沙盤(pán)

面對(duì)越來(lái)越復(fù)雜的鐵道運(yùn)輸演練沙盤(pán)結(jié)構(gòu)， 有必要對(duì)其結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)造、通用性做進(jìn)一步的研究。以達(dá)到拋磚引玉、提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的目的。

參考文獻(xiàn)

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