Рисунок 11.1 – расчётная схема для расчёта и выбора опор.
Рассчитываются нагрузки от внешних воздействий в режимах: ветер наибольшей интенсивности; гололед с ветром; наименьшая температура.
Величины нагрузок при различных режимах сводятся в таблицу 11.1
Таблица 11.1 – Значение линейных нагрузок.
№
п/п
Виды нагрузок
Размер-
ность
Значения нагрузок при режимах
Участок
гололеда
с ветром
ветер наибольшей
интенсивности
Нагрузка от силы
тяжести подвески
даН/м
станция
4,248
1,642
перегон
4,248
насыпь
4,374
Ветровая нагрузка
на НТ
даН/м
станция
0,420
0,521
перегон
0,609
0,688
насыпь
0,824
0,813
Ветровая нагрузка
на КП
даН/м
станция
0,275
0,439
перегон
0,363
0,680
насыпь
0,474
0,396
Нагрузка от силы
тяжести
провода (ПЭ)
даН/м
станция
1,653
0,145
перегон
1,653
насыпь
2,215
Ветровая нагрузка
на ПЭ
даН/м
станция
0,423
0,300
перегон
0,560
0,396
насыпь
0,853
0,468
Нагрузка от силы
тяжести консоли
даН
Нагрузка от силы тяжести
кронштейна с
изоляторами
даН
Длины пролетов для расчета опор по типу:
Промежуточные опоры на прямой:
lэ=41 – станция;
lmax=70 м – перегон;
lmax=50 м – насыпь на прямом участке; Промежуточные опоры на кривой;
lmax=35– кривая на перегоне R1=500м
lmax=45 – кривая на перегоне R2=900
lmax=55 – кривая на перегоне R3=1200 м
lmax=50 – кривая на насыпи R2=900
lmax=50м– кривая на насыпи R3=1200м.
Анкерные опоры:
lmax=70 м – станция;
Переходные опоры на прямой:
- станция;
- перегон на прямом участке;
- насыпь на прямом участке;
Вертикальная нагрузка от силы тяжести подвески в режиме Х:
(11.1)
где gx – нагрузка от силы тяжести подвески, даН/м; l – длина пролета, равная полусумме длин смежных пролетов, м; Gu – нагрузка от силы тяжести изоляторов, даН; Gф – нагрузка от силы тяжести половины фиксаторного узла, даН.
Промежуточные опоры на прямой:
Гололед с ветром:
станция Gnx = 4,248∙41+15+15 = 204,16 даН
перегон: Gnx = 4,248∙70+15+15=327,36 даН
насыпь: Gnx = 4,374∙50+15+15=242,4 данН
Ветер наибольшей интенсивности:
станция: Gnx = 1,642 ∙ 41 + 15 + 15 = 97,322 даН
перегон: Gnx = 1,642 ∙ 70 + 15 + 15 = 144,94 даН
насыпь: Gnx = 1,642 ∙ 50 + 15 + 15 = 153даН
Промежуточные опоры на кривой;
Гололед с ветром;
Перегон на кривой R1=500 Gnx = 4,248 ∙ 35 + 15 + 15 = 178,68 даН
Перегон на кривой R1=900 Gnx = 4,248∙ 45 + 15 + 15 = 221,16 даН
Перегон на кривой R1=1200 Gnx = 4,248∙ 55 + 15 + 15 = 263,64 даН
Перегон на кривой R2 с насыпью; Gnx = 4,374 ∙ 50 + 15 + 15 =248,7даН
Перегон на кривой R3 с насыпью; Gnx = 4,505 ∙ 50 + 15 + 15 = 248,7 даН
Ветер наибольшей интенсивности:
Перегон на кривой R1=500 Gnx = 1,642 ∙ 35 + 15 + 15 = 87,48 даН
Перегон на кривой R3=1300 Gnx = 0,145 ∙ 55 + 15 = 22,97 даН
Перегон на кривой R2 с насыпью; Gnx =0,145 ∙ 50 + 15 = 22,25даН
Перегон на кривой R3 с насыпью; Gnx = 0,145 ∙ 50 + 15 = 22,25 даН
Анкерные опоры на станции:
Гололед с ветром:
станция: Gnx = 1,653 ∙ 70 + 15 = 130,7даН
Ветер наибольшей интенсивности;
станция; Gnx = 0,145 ∙ 70 + 15 = 25,15 даН
Переходные опоры на прямой:
Гололед с ветром:
станция: Gnx = 1,653 ∙ 61+ 15 =115,83даН
перегон: Gnx = 1,653 ∙ 58+ 15 =110,87 даН
насыпь: Gnx = 2,215 ∙ 44 + 15 =87,73даН
Ветер наибольшей интенсивности:
станция: Gnx = 0,145 ∙ 61 + 15 = 28,84 даН
перегон: Gnx = 0,145 ∙ 58 + 15 = 23,41 даН
насыпь: Gnx = 0,145 ∙ 44 + 15 = 21,38 даН
Нагрузка на провода контактной сети от ветра, передающаяся на опорные устройства
(11.3)
где Рвх – ветровая нагрузка на i-ый провод (см. пункт 3, разделы 3.3; 3.4, формулы 3.5; 3.6), даН/м.
Промежуточные опоры:
Гололед с ветром:
НТ Рiвх = 0,420 ∙ 41 = 17,12 - станция;
КП Рiвх = 0,275 ∙ 41 = 11,27 - станция;
ПЭ Рiвх = 0,423 ∙ 41 = 17,343 - станция;
Перегон на прямой;
НТ Рiвх = 0,609∙41=24,96
КП Рiвх = 0,363 ∙ 70 = 25,41
ПЭ Рiвх = 0,560 ∙ 70 = 39,2
Насыпь на прямой:
НТ Рiвх = 0,824 ∙ 50 = 41,2
КП Рiвх = 0,474∙ 50 = 23,7
ПЭ Рiвх = 0,853∙ 50 = 42,65
Насыпь на кривой R2,R3
НТ Рiвх = 0,514 ∙ 50 = 25.7
КП Рiвх = 0,474∙ 50 = 16.1
ПЭ Рiвх = 0,445∙ 50 = 22.2
Ветер наибольшей интенсивности:
Станция;
НТ Рiвх = 0,521 ∙ 41 = 21,361
КП Рiвх = 0,439 ∙ 41 = 17,99
ПЭ Рiвх = 0,300 ∙ 41 = 12,3
Перегон на прямой;
НТ Рiвх = 0,688 ∙ 41 = 28,20
КП Рiвх = 0,680∙ 70 = 47,6
ПЭ Рiвх = 0,396 ∙ 70 = 27,72
Насыпь на прямой:
НТ Рiвх = 0,813 ∙ 50 = 40,65
КП Рiвх = 0,396 ∙ 50 = 19,8
ПЭ Рiвх = 0,468 ∙ 50 = 23,4
Насыпь на кривой R2,R3
НТ Рiвх = 0,468 ∙ 50 = 23.4
КП Рiвх = 0,474∙ 50 = 16.1
ПЭ Рiвх = 0,853∙ 50 = 22.2
Промежуточные опоры на кривой;
Гололед с ветром;
Перегон на кривой R1=500;
НТ Рiвх = 0,609 ∙ 35 = 21,31
КП Рiвх = 0,363 ∙ 35 = 12,705
ПЭ Рiвх = 0,560 ∙ 55 = 19,6
Перегон на кривой R2=900;
НТ Рiвх = 0,609 ∙ 45 = 27,40
КП Рiвх = 0,363 ∙ 45 = 16,33
ПЭ Рiвх = 0,560 ∙ 45 = 25,2
Перегон на кривой R3=1200
НТ Рiвх = 0,609 ∙ 50 = 33,49
КП Рiвх = 0,363 ∙ 45 = 19,96
ПЭ Рiвх = 0,560 ∙ 50 = 30,8
Перегон на кривой R2 с насыпью;
НТ Рiвх = 0,824 ∙ 50 = 41,2
КП Рiвх = 0,474 ∙ 50= 23,7
ПЭ Рiвх = 0,853 ∙ 50 = 42,65
Перегон на кривой R3 с насыпью;
НТ Рiвх = 0,824 ∙ 50 = 41,2
КП Рiвх = 0,474 ∙ 50= 23,7
ПЭ Рiвх = 0,853 ∙ 50 = 42,65
Ветер наибольшей интенсивности:
Перегон на кривой R1=500;
НТ Рiвх = 0,688 ∙ 35 = 28,20
КП Рiвх = 0,680 ∙ 35 = 47,6
ПЭ Рiвх = 0,396 ∙ 35 = 27,72
Перегон на кривой R2=900
НТ Рiвх = 0,688 ∙ 45 = 30,96
КП Рiвх = 0,680 ∙ 45 = 30,6
ПЭ Рiвх = 0,396 ∙ 45 = 17,82
Перегон на кривой R3=1200
НТ Рiвх = 0,688 ∙ 55 = 37,84
КП Рiвх = 0,680 ∙ 55 = 37,4
ПЭ Рiвх = 0,396 ∙ 55 = 21,78
Перегон на кривой R2 с насыпью;
НТ Рiвх = 0,813 ∙ 50= 40,65
КП Рiвх = 0,396 ∙ 50 = 19,8
ПЭ Рiвх = 0,468 ∙ 50 = 23,4
Перегон на кривой R3 с насыпью;
НТ Рiвх = 0,813 ∙ 50= 40,65
КП Рiвх = 0,396 ∙ 50 = 19,8
ПЭ Рiвх = 0,468 ∙ 50 = 23,4
Анкерные опоры на станции:
Гололед с ветром:
НТ Рiвх = 0,420 ∙ 70 = 29,4
КП Рiвх = 0,275∙ 70 = 19,4
ПЭ Рiвх = 0,423 ∙ 70 = 29,61
Ветер наибольшей интенсивности:
НТ Рiвх = 0,521 ∙ 70 = 36,47
КП Рiвх = 0,439 ∙ 70 = 30,73
ПЭ Рiвх = 0,300 ∙ 70 = 21
Переходные опоры на прямой:
Гололед с ветром:
НТ Рiвх = 0,420 ∙ 61= 25,62 - станция;
КП Рiвх = 0,275 ∙ 61= 16,77 - станция;
ПЭ Рiвх = 0,423 ∙ 61 = 25,80 - станция;
Перегон на прямой;
НТ Рiвх = 0,609 ∙ 58 = 45,32
КП Рiвх = 0,363 ∙ 58= 21,05
ПЭ Рiвх = 0,560 ∙ 58 = 32,48
Насыпь на прямой:
НТ Рiвх = 0,824 ∙ 44 = 36,25
КП Рiвх = 0,474 ∙ 44 = 20,85
ПЭ Рiвх = 0,853 ∙ 44 = 37,53
Ветер наибольшей интенсивности:
Станция;
НТ Рiвх = 0,521∙ 61 = 31,78
КП Рiвх = 0,439 ∙ 61 = 26,77
ПЭ Рiвх = 0,300 ∙ 61= 18,3
Перегон на прямой;
НТ Рiвх = 0,688 ∙ 58 = 39,90
КП Рiвх = 0,680 ∙ 58 = 39,44
ПЭ Рiвх = 0,396 ∙ 58 = 222,96
Насыпь на прямой:
НТ Рiвх = 0,813 ∙ 44 = 35,77
КП Рiвх = 0,396 ∙ 44 = 17,42
ПЭ Рiвх = 0,468 ∙ 44 = 20,59
Усилие на опору от изменения направления провода на кривой
(11.4)
где Нix – натяжение i-го провода в режиме Х, даН; R – радиус кривой, м.
Промежуточные опоры на кривом участке:
Гололед с ветром:
Для несущего троса:
R=500
R=900
R=1200
Насыпь на кривой R2=900
Насыпь на кривой R3=1200
Для контактного провода:
R=500
R=900
R=1200
Насыпь на кривой R2=900
Насыпь на кривой R3=1200
Для ПЭ:
R=500
R=900
R=1200
Насыпь на кривой R2=900
Насыпь на кривой R3=1200
Ветер наибольшей интенсивности:
Для несущего троса:
R=500
R=900
R=1200
Насыпь на кривой R2=900
Насыпь на кривой R3=1200
Для контактного провода:
R=500
R=900
R=1200
Насыпь на кривой R2=900
Насыпь на кривой R3=1200
Для ПЭ:
R=500
R=900
R=1200
Насыпь на кривой R2=900
Насыпь на кривой R3=1200
Усилие на опору, обусловленное изменением направления проводов при их отводах на анкеровку:
(11.5)
где Z = Г+0,5Б; Г- габарит опоры (расстояние от оси пути до передней грани опоры), Г=3,3 м; Б – ширина опоры, Б=0,432 м.
Переходные опоры:
Гололед с ветром:
НТ - станция
- перегон
- насыпь
КП - станция
- перегон
- насыпь
Ветер наибольшей интенсивности:
Гололед с ветром:
НТ - станция
- перегон
- насыпь
КП - станция
- перегон
- насыпь
Усилие от зигзага контактных проводов:
(11.6)
где К – натяжение контактного провода, даН;
а – величина зигзага контактного провода, м.
Промежуточные опоры на прямом участке:
- станция;
- перегон;
- насыпь.
Анкерные опоры:
- станция;
Нагрузка от ветра на опору:
(11.7)
где Сх=0,7 – аэродинамический коэффициент (для железобетонных опор, [3] с.30); Vp – расчетная скорость ветра, м/с; Sоп – площадь поверхности, на которую действует ветер:
(11.8)
где d=0,29, D =0,432 – верхний и нижний диаметры опоры, м; h=9,6 –высота опоры, м.
Ветер наибольшей интенсивности:
Станция
Перегон
Насыпь
Гололёд с ветром:
Станция
Перегон
Насыпь
Результаты расчетов сводятся в таблицу 11.1.
Таблица 11.1 – Расчетные нагрузки на опоры контактной сети
Назнач-е опоры
Расчетный
режим
Участок
Значение нагрузок на опоры, даН
Gкр
Gпр
Pоп
Промежуточные
Опоры на прямой
Гололед с
ветром
станция
204,16
82,77
17,12
11,27
17,343
-
-
16,409
перегон
327,36
130,71
24,96
25,41
39,2
-
17,142
-
18,87
насыпь
242,4
97,65
41,2
41,2
42,65
-
17,142
-
20,511
Ветер
наибольшей
интенсивн.
станция
97,322
20,94
11,27
17,99
12,3
-
-
32,817
перегон
144,94
25,15
25,41
47,6
27,7
-
17,142
-
37,74
насыпь
112,1
22,22
39,2
19,8
23,4
-
17,142
-
41,021
Промежуточные опоры на кривой
Гололед с
ветром
перегон
R=500
178,68
72,82
21,31
12,7
19,6
18,87
перегон
R=900
221,16
89,38
21,70
16,33
25,2
18,87
перегон
R=1200
263,64
105,91
33,49
19,96
30,8
82,5
45,83
13,75
18,87
насыпь
R=900
248,7
125,75
41,2
23,7
42,65
55,6
16,6
18,87
насыпь
R=1200
248,7
125,75
41,2
23,7
42,65
41,6
13,5
18,87
Ветер наибольшей
интенсивн.
перегон
R=500
87,48
20,07
28,20
47,6
27,2
37,74
перегон
R=900
03,89
21,52
30,96
30,6
17,82
37,74
перегон
R=1200
120,31
22,97
37,84
37,4
27,78
82,5
45,83
13,75
37,74
насыпь
R=900
112,1
22,25
40,65
19,8
23,4
55,6
12,5
37,74
насыпь
R=1200
112,1
22,25
40,65
19,8
23,4
41,6
22,5
37,74
Переходные
опоры на прямой
Гололед с
ветром
станция
289,128
115,83
25,62
16,77
25,80
59,94
57,639
-
16,409
перегон
276,38
110,87
35,32
21,05
32,48
109,11
60,621
-
18,87
насыпь
222,45
87,73
36,25
37,53
143,836
79,90
-
20,511
Ветер наибольшей
интенсивн.
станция
130,16
28,84
31,78
26,77
18,3
47,26
57,639
-
32,817
перегон
125,23
23,41
39,90
39,44
22,96
109,11
60,621
-
37,74
насыпь
102,24
21,38
35,77
17,42
20,59
143,83
79,90
-
41,021
Анкерные опоры
на прямой
Гололед с
ветром
станция
327,36
130,7
29,4
19,4
29,61
-
29,26
-
16,409
перегон
-
-
насыпь
-
-
Ветер наибольшей
интенсивн
станция
144,94
25,15
25,62
30,73
-
17,142
-
37,74
перегон
-
-
насыпь
-
-
Суммарный изгибающий момент от внешних сил относительно обреза фундамента в режиме Х:
(11.9)
где zп – габарит подвески, м; zкон – длина плеча нагрузки консоли, 1,8 м; zкр – длина плеча нагрузки кронштейна, 1,3 м; zпр – длина плеча нагрузки провода (ПЭ), 1,7 м; hн, hк, hпр– расстояние от условного обреза фундамента (УОФ) до несущего троса, контактного провода и провода линии ПЭ соответственно, hн=9м, hк=7м, hпр=9,7м; hоп – расстояние от УОФ до середины опоры, 4,8 м; nN – количество подвесок; nкон – количество консолей; nпр – количество проводов ПЭ; nкр – количество кронштейнов; Рiвх – нагрузка на провода контактной сети от ветра, предающаяся на опорные устройства, даН; Рiиз – ветровая нагрузка действующая на опору от изменения направления ветра i(Риз=Ранк при отводе провода на анкеровку; Риз=Ркр при изменения направления провода на кривой; Риз=Рз – при изменении направления провода на зигзагах), даН; Роп – нагрузка от ветра на опору, даН.
Изгибающий момент относительно пяты консоли для переходной опоры в этом режиме:
(11.10)
где h – высота опоры, м; hпт – высота пяты консоли, м; zп – габарит подвески, м; zкон – длина плеча нагрузки консоли, м; zкр – длина плеча нагрузки кронштейна, м; zпр – длина плеча нагрузки провода (ПЭ), м; hн, hк, hпр– расстояние от условного обреза фундамента (УОФ) до несущего троса, контактного провода и провода линии ПЭ соответственно, м; hоп – расстояние от УОФ до середины опоры, м; nN – количество подвесок; nкон – количество консолей; nпр – количество проводов ПЭ; nкр – количество кронштейнов; Рiвх – нагрузка на провода контактной сети от ветра, предающаяся на опорные устройства, даН; Рiиз – ветровая нагрузка действующая на опору от изменения направления ветра i(Риз=Ранк при отводе провода на анкеровку; Риз=Ркр при изменения направления провода на кривой; Риз=Рз – при изменении направления провода на зигзагах), даН; Роп – нагрузка от ветра на опору, даН.
4. Контактная сеть и воздушные линии. Нормативно – методическая документация по эксплуатации контактной сети и высоковольтным воздушным линиям: Справочник: Департамент электрификации и электроснабжения Министерства путей сообщения Российской Федерации. – М.: Трасиздат, 2001. – 512с.
5. Михеев В.П. Контактные сети и линии электропердачи: Учебник для вузов ж.-д. транспорта. – М.: Маршрут, 2003. – 416с.
6. Устройство и эксплуатация контактной сети и воздушных линий. Пособие по изучению контактной сети и воздушных линий при подготовке и повышении квалификации электромонтеров контактной сети в хозяйстве электроснабжения на железных дорогах Российской Федерации. Департамент электрификации и электроснабжения ОАО «Российские железные дороги».−М., «ТРАНСИЗДАТ», 2004г. – 472с.