文档介绍：西安地铁一号线车体钢结构设计
杨延龙
(大连机车车辆有限公司城轨技术开发部,辽宁大连 116022)
【摘要】本文介绍西安地铁一号线车体钢结构方案,通过有限元计算及试验,验证了钢结构设计的合理性。
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车体长度 Tc:19500
T,M,Mp: 19000
车辆高度(不含受电弓):3800
车体宽度:2800
地板面距轨面高度:1100
两转向架中心距:12600
车辆编组:+Tc–Mp-M-T–Mp–Tc+
2 结构方案
车体结构符合标准EN12663-2000 《铁道车辆车体结构要求》,类型归属于其中P-Ⅲ,即地下快速轨道交通车辆。
车体结构由底架、侧墙、端墙、顶棚和司机室(仅Tc车有)等构成的薄壁筒型整体承载焊接结构(如图1),能够承受垂直、纵向、扭转、自重、载重、牵引力、横向力、制动力等动、静载荷及作用力,使用期限30年内能承受正常载荷的作用而不产生永久变形和疲劳损伤,具有足够的刚度和强度,满足维修和纠正脱轨等要求,车体可承受的纵向压缩和拉伸静载荷分别不低于800kN和640kN。
顶棚
顶棚钢结构是由两根上弦梁、数根弯梁、空调机组平台、受电弓平台(仅Mp车)、侧顶板、波纹顶板等组焊在一起(如图2)。波纹顶板采用缝焊,其余板梁间均采用点焊。在车顶组件内侧设有刚性连接梁及吊座装配,用于安装车内顶板、灯具、扶手和空调系统的送风道等部件,安装牢固可靠。
空调机组平台、受电弓平台(仅Mp车)采用模块化设计,整体与车顶边梁组焊,设计时充分考虑到平台的强度和刚度,保证平整,确保设备的正常使用。车顶能承受所支撑的负载及设备保养人员。
底架
底架组件由边梁、横梁、波纹地板和端底架组件焊接而成(如图3)。底架骨架由两根通长的冷弯滚轧不锈钢边梁与不锈钢横梁及端底架组焊成,骨架上面铺设不锈钢波纹地板。牵引梁是承受和传递牵引力、制动力与冲击力的主要部件,它由上下盖板、立板、腹板焊接成箱形结构。枕梁是转向架和车体的连接机构,由上盖板、下盖板、立板及加强板焊接成箱形结构,枕梁与转向架上的空气弹簧安装座相连。枕梁和牵引梁均采用耐候钢材料。底架边梁为通长的HT级不锈钢冷弯型钢,边梁与横梁之间用高强度不锈钢连接板连接成框架结构,连接板与不锈钢梁之间采用点焊焊接。所有横梁均采用不锈钢压型槽钢,梁上开长圆孔,用来安装电线管和制动管。端部底架的枕梁、牵引梁和内层边梁、内层端梁均采用耐候结构钢,内衬碳钢与外部不锈钢采用塞焊焊接。枕梁、牵引梁和内层边梁及内层端梁采用高耐候钢,确保30年不用挖补修理。
侧墙
侧墙主要由侧墙骨架、墙板、门框、门上梁装配等组成(如图4)。侧墙板采用装饰性的BG拉丝板,不带波纹和压筋,侧墙骨架梁柱以高强度不锈钢材料为主,梁柱断面选用盆形,与外墙板点焊后形成箱形,从而加大断面矩提高抗弯刚度。为防止在门区及端部出现蒙皮外板褶皱现象,增加内衬补强板与梁柱、蒙皮点焊一体。
侧墙门角和窗角为应力集中区,再在窗角区域采用高强度级板补强。保证车体在纵向、垂向、扭转等载荷作用下,强度、刚度满足要求,门开、关运动自如。
端墙
端墙由不锈钢外板、立柱、横梁和贯通道加强梁组成(如图5),蒙皮与钢结构骨架焊接方式采用点焊方式连接,整个框架能够满足列车连挂载荷和能量吸收的要求。端墙和底架、侧