Определение стрел провеса несущего троса и контакного провода в зависимости от температуры для действительных пролетов

 

Вычисленные значения натяжения несущего троса для l_экв будут соответствовать натяжениям троса для действительных пролетов, входящих в анкерный участок, но стрелы провеса несущего троса и контактного провода для различных длин пролета будут различными.

Расчет полукомпенсированной рессорной цепной подвески проводим для длин пролета, равных l_min=38 м, l_экв=60 м, l_max=70 м_, для значений Т_х, изменяющегося в пределах от Т_мах до Т_min.

Стрела провеса контактного провода для данного типа контактной подвески определяется по формуле:

¦ _кх = , (5.25)

 

где l_д – действительная длина пролета, входящего в анкерный участок, м;

 

- для значения l_д1 = l_min:

¦ _кх = м

 

- для значения l_д2 = l_экв:

¦ _кх = м

 

- для значения l_д3 = l_max:

¦ _кх = м

 

Остальные значения вычисляются аналогично. Результаты расчетов приведены в таблице 5.1.

- Определение стрелы провеса несущего троса.

Стрела провеса несущего троса для данного типа контактной подвески определяется по формуле

 

, (5.26)

 

где Н_о=1500 Н – натяжение несущего троса;

b_о – расстояние между несущим и рессорным тросами в опорном узле

(0.3…0.5)

- для значения l_д1 = l_min:

м

- для значения l_д2 = l_экв:

м

- для значения l_д3 = l_max:

м

 

Остальные значения вычисляются аналогично.

Результаты расчетов приведены в таблице 5.1.

 

Таблица 5.1 - Зависимость стрел провеса КП и НТ от температуры

Tx	tx	Lmin	Lэкв	Lmax
даН	^0С	Fx	fkx	Fx	fkx	Fx	fkx
	-73,97	0,238529	-0,04931	0,59467	-0,12294	0,809412	-0,16734
	-66,51	0,251142	-0,04389	0,626115	-0,10943	0,852212	-0,14894
	-58,74	0,265266	-0,03801	0,661327	-0,09476	0,90014	-0,12898
	-50,59	0,281211	-0,03161	0,70108	-0,0788	0,954247	-0,10725
	-41,92	0,299383	-0,02461	0,746383	-0,06135	1,01591	-0,0835
	-32,59	0,320325	-0,01692	0,798595	-0,04219	1,086976	-0,05743
	-22,35	0,34479	-0,00845	0,859587	-0,02107	1,169994	-0,02868
	-10,83	0,373847	0,000935	0,932029	0,002331	1,268595	0,003173
	2,53	0,409086	0,011395	1,019883	0,028408	1,388174	0,038667
	18,72	0,45299	0,023123	1,129338	0,057646	1,537155	0,078463
	39,54	0,509697	0,036363	1,270713	0,090657	1,729581	0,123394
	68,58	0,586726	0,051431	1,462753	0,128221	1,990969	0,174522
	114,34	0,699481	0,06873	1,743859	0,171349	2,373586	0,233225

 

Стрела провеса несущего троса при беспровесном положении контактного провода

 

. (5.27)

 

- для значения l_д1 = l_min: м

- для значения l_д2 = l_экв: м

- для значения l_д3 = l_max: м

Определение натяжения и стрел провеса разгруженного несущего

Троса в зависимости от температуры

 

Трос считается разгруженным, если отсутствует нагрузка от веса контактного провода. Натяжение разгруженного несущего троса Н_х =¦ (t_х) определяется для l_экв по уравнению состояния для свободно подвешенного провода. В этом случае за исходный режим принимаем режим температуры беспровесного положения контактного провода.

 

. (5.28)

 

Здесь

, (5.29)

 

где g_T – нагрузка от собственного веса несущего троса.

 

 

Задаваясь различными значениями Н_х, по формуле (5.29) находим соответствуюшие значения t_х в диапазоне от до .

Принимаем Н_х = 10680 Н:

 

^о С

 

Остальные значения вычисляются аналогично. Результаты расчетов приведены в таблице 5.2.

Стрела провеса для действительных пролетов определяется по формуле:

. (5.30)

 

- для значения l_д1 = l_min: м

 

- для значения l_д2 = l_экв: м

 

- для значения l_д3 = l_max: м

 

Остальные значения вычисляются аналогично. Результаты расчетов приведены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Зависимость стрел провеса ненагруженного несущего троса от температуры

Hx	tx	Lmin	Lэкв	Lmax
даН	^0С	Fpx	Fpx	Fpx
	-30,40	0,369225	0,920506	1,252911
	-25,08	0,383128	0,955166	1,300088
	-15,09	0,409674	1,021348	1,390169
	-5,00	0,436877	1,089166	1,482476
	-0,01	0,450367	1,1228	1,528255
	5,01	0,463979	1,156734	1,574443
	10,07	0,477655	1,19083	1,620852
	20,11	0,504651	1,258131	1,712457
	25,03	0,517789	1,290888	1,757041

 

Построение монтажных кривых

 

По данным механического расчета (по таблицам 5.1 и 5.2) построим монтажные кривые, т.е. все зависимости Н_х =¦ (t_х), Т_х =¦ (t_х ), F_x= ¦ (t_х ), F_px =¦ (t_х ), ¦_kx= ¦ (t_х) наносятся на один график. Натяжения T _гv и T _vmax наносятся на монтажные кривые отдельными точками.

Рисунок 3 – Монтажные кривые

Выбор поддерживающих и опорных конструкций

 

Выбор опор

 

Важнейшей характеристикой опор является их несущая способность –

допустимый изгибающий момент в уровне условного обреза фундамента (УОФ). По несущей способности и подбирают типы опор для применения в конкретных условиях установки.

На вновь электрифицированных линиях переменного тока применяют типовые железобетонные опоры типа С.

Суммарные изгибающие моменты от действия всех сил относительно точки «o» определяем для трех расчетных режимов: гололеда с ветром, максимального ветра, минимальной температуры.

- G_{П ,} G_ПР, G_ГЗ – вертикальная нагрузка от веса контактной подвески, провода ДПР, Н;

- Р_Т, Р_К, Р_ПР, Р_ОП – горизонтальная нагрузка от давления ветра на несущий трос, контактный провод, провода ДПР и на опору, Н;

- Р^Т_ИЗ, Р^К_ИЗ, Р^ПР_ИЗ, – горизонтальная нагрузка от изломов несущего троса, контактного провода и проводов ДПР на кривых, Н;

- h_T, h_K, h_ПР – высота точек приложения горизонтальных сил относительно основания опоры, м;

- Z_КН, Z_КР, Z_ПР – плечи вертикальных усилий от веса консоли, кронштейна,

провода ДПР, м; - – диаметр опоры на уровне головок рельсов, м.

Для расчета выбираем провод марки 2АС-50. Натяжения некомпенсированных проводов 2АС-50 изменяются с изменением температуры воздуха и нагрузки от ветра и гололеда.

 

 

 

Рисунок 4 – Расчетная схема промежуточной консольной опоры

 

Натяжения некомпенсированных проводов 2АС-50 могут быть приняты примерно равными:

– при ветре максимальной интенсивности:

 

. (6.2)

 

где H_max = 5200 Н– максимальное натяжение провода ДПР;

Н;

 

– при гололеде с ветром:

 

,(6.3)

 

Н;

– при минимальной температуре:

 

Н. (6.4)

Определим распределенные нагрузки на провод ДПР:

– от собственного веса проводов:

g_пр = 1,9 Н/м;

– от веса гололеда на проводах:

 

, (6.5)

 

где мм – диаметр провода.

Н/м;

– от давления ветра на провода при максимальной скорости ветра:

 

, (6.6)

 

где = 1,25 – аэродинамический коэффициент.

Н/м;

– от давления ветра на провода при гололеде с ветром:

 

. (6.7)

Н/м.

Определим нормативные нагрузки, действующие на опору.

Определяем вертикальные нагрузки от веса проводов контактной подвески и провода ДПР:

– режим ветра максимальной интенсивности и минимальной температуры:

 

G = g× l +G_из, (6.8)

 

где G_из – вес подвесной гирлянды изоляторов;

G_п = Н - контактная подвеска,

G_пр = Н - провод ДПР;

– режим гололеда с ветром:

G = (g+g_г)× l +G_из, (6.9)

 

G_п = Н - контактная подвеска,

G_пр = Н - провод ДПР.

Определим вертикальные нагрузки от веса консолей с учетом части веса фиксаторов и от веса кронштейна провода ДПР.

Для расчета выбираем консоли типа НР – I – 5, весом 660 Н, кронштейн типа КФ - 5, весом 260 Н:

– режим ветра максимальной интенсивности и минимальной температуры:

G_кн = G^’_кн+G^’_ф, (6.10)

 

где G^’_кн – вес консоли, Н;

G^’_ф – вес фиксаторов, Н.

G_кн = 660 +100 = 760 Н – для консоли НР-I-5,

G_кр = 260 Н – для кронштейна КФ - 5;

– режим гололеда с ветром:

 

G_кнг = G^’_кн+G^’_ф+G_г , (6.11)

 

где G_г – вес гололеда на консолях и кронштейне, Н.

G_кнг = 660+100+100 = 860 Н – для консоли НР-I-5,

G_крг = 260+80 = 340 Н – для кронштейна КФ - 5.

Горизонтальные нагрузки от давления ветра на трос, контактный провод и провод ДПР, которые передаются с проводов на опоры, определяются по формуле:

 

P = p× l,(6.12)

 

где р – распределенные нагрузки от давления ветра на провода контактной подвески и ДПР.

– режим ветра максимальной интенсивности:

Р_т = Н – несущий трос,

Р_к = Н – контактный провод,

Р_пр = Н – провод ДПР;

– режим гололеда с ветром:

Р_т = Н – несущий трос,

Р_к = Н – контактный провод,

Р_пр = Н – провод ДПР.

Горизонтальные нагрузки от давления ветра на опору определяются по формуле:

, (6.13)

 

где C_x – аэродинамический коэффициент лобового сопротивления ветру,

принимаемый для конических опор равным 0,7;

= 3,46 м² – площадь диаметрального сечения опоры.

– режим ветра максимальной интенсивности:

Н;

– режим гололеда с ветром:

Н.

Горизонтальные нагрузки от изменения направления (излома) проводов на кривой определяется:

 

, (6.14)

 

где Н_i – натяжение несущего троса, контактного провода и провода ДПР,

Поскольку на перегоне мы выбираем опору на прямом участке пути, то принимаем Р_из =0

Определение изгибающих моментов относительно УОФ опор.

Для опоры на внешней стороне кривой при наиболее неблагоприятном

направлении ветра к пути изгибающий момент определяется по формуле:

М_o=G_п×(Г+ 0,5 ×d_оп)+G_кн×Z_кн-G_пр×Z_пр-G_кр×Z_кр+(Р_т+Р_из)×h_т+(Р_к+Р_из)×h_к+

+ (Р_пр+Р_пр)×h_пр + Р_оп (6.15)

 

 

– режим ветра максимальной интенсивности:

М_o=

Н×м;

– режим гололеда с ветром:

М_o=

Н×м;

– режим минимальной температуры:

М_o=

Н×м.

Так как, наибольший изгибающий момент при наиболее неблагоприятном направлении ветра к пути равен 53094,25 Н×м, то на внешней стороне кривой выбираем опору типа М1-10-80, у которой нормативный изгибающий момент составляет 59000 Н×м.

Для опоры на внутренней стороне кривой при наиболее неблагоприятном направлении ветра к пути изгибающий момент определяется по формуле:

 

М_o=G_п×(Г+ 0,5 ×d_оп)+G_кн×Z_кн-G_пр×Z_пр-G_кр×Z_кр+(Р_т - Р_из)×h_т+(Р_к - Р_из)×h_к+

+ (Р_пр - Р_пр)×h_пр + Р_оп× (6.16)

 

– режим ветра максимальной интенсивности:

М_o=

Н×м;

– режим гололеда с ветром:

М_o=

Н×м;

– режим минимальной температуры:

М_o=

Н×м.

Так как наибольший изгибающий момент при наиболее неблагоприятном направлении ветра к пути равен 39308,34 Н×м, то на внутренней стороне кривой выбираем опору типа М1-10-100, у которой нормативный изгибающий момент составляет 59000 Н×м.

На основании выполненных расчетов, можно сделать следующий вывод: для заданных условий на внутренней и внешней сторонах кривой наименьшего радиуса необходимы опоры 2 и 3 несущей способности, таким образом, на кривых большим радиусом, где усилия от распределенных нагрузок несколько выше из-за большей длины пролетов, но усилия от изломов проводов будут заметно меньше и в целом суммарные моменты будут меньше, в качестве промежуточных подойдут опоры выбранного типа.

На прямых участках пути перегона принимаем промежуточную опору выбранного типа для внутренней стороны кривой типа М1-10-100.