Тема: определение длины пролета

Лекция №4

( лекция –1 час)

Полученные выше формулы для определения ветровых статических отклонений одиночных проводов можно использовать и при расчетах ветровых статических отклонений контактных проводов вертикальных цепных подвесок, если в них учесть влияние несущего троса на ветровое отклонение контактного провода. Диаметр, натяжение и способ крепления на опоре несущего троса отличаются от диаметра, натяжения и способа крепления на опоре контактного провода. Поэтому под действием ветра несущий трос и контактный провод получают разные смещения в горизонтальной плоскости. Если контактный провод под действием ветра отклонится больше, чем несущий трос (рис. 4.1, а), струны расположатся наклонно и в них появятся горизонтальные составляющие их натяжения р_с, направленные против ветровой нагрузки р_к. В этом случае несущий трос будет препятствовать отклонению контактного провода.

Возможно и другое положение проводов (рис. 4.1, б), когда несущий трос отклонится ветром больше, чем контактный провод, струны расположатся с наклоном в противоположном направлении. При этом направление р_с будет совпадать с р_к и они будут складываться. Следовательно, несущий трос увеличивает отклонение контактного провода.

Наконец, возможен случай, когда ветровые отклонения несущего троса и контактного провода будут одинаковыми (рис. 4.1, в), струны займут вертикальное положение, а р_с = 0. Следовательно, несущий трос оказывает влияние на ветровое отклонение контактного провода.

Рис. 3.5 Схемы, характеризующие влияние несущего троса на отклонение контактного провода

Точный учет взаимодействия несущего троса и контактного провода при ветровом их отклонении, даже при допущении статического и равномерного по длине пролета приложения ветровой нагрузки, представляет значительные трудности. Поэтому нагрузку от реакции струн при расчетах допустимых длин пролетов вертикальных цепных подвесок определяют с некоторыми допущениями. Считают, что контактный провод и несущий трос взаимодействуют друг с другом (в горизонтальной плоскости) лишь в средней части пролета, равной половине общей длины. Такое допущение является достаточно обоснованным, так как на участках пролета, прилегающих к опорам, струны ввиду большой их длины получают меньшие углы наклона по отношению к вертикали, вследствие чего и нагрузки, передаваемые на этих участках с одного провода на другой, составляют небольшое значение. Кроме того, эти нагрузки располагаются на небольших расстояниях от опор и поэтому мало влияют на отклонение проводов в средней части пролета.

Струны в средней части пролета, где учитывается взаимодействие несущего троса и контактного провода, незначительно отличаются по своей длине и по наклону. Поэтому они заменены струнами, имеющими одинаковую (среднюю) длину и один и тот же наклон к вертикали, а сосредоточенные нагрузки р_с, передающиеся через эти струны в средней части пролета с контактного провода на несущий трос (или наоборот), заменены равномерно распределенной по длине всего пролета эквивалентной удельной нагрузкой р_э, вызывающей такое же горизонтальное отклонение контактного провода, как и нагрузки р_с в средней части пролета.

В расчетной схеме для определения ветрового отклонения контактного провода вертикальной цепной подвески (рис. 3.6) несущий трос меньше отклонен ветром, чем контактный провод, нагрузка р_э имеет положительное значение (направлена в противоположную сторону ветровой нагрузки р_к и вычитается из нее). В тех случаях, когда несущий трос получит большее отклонение, чем контактный провод, нагрузка р_э будет иметь отрицательное значение (направлена в ту же сторону, что и ветровая нагрузка рк, и складывается с ней).

Рис. 4.2 Схема расположения проводов цепной подвески при отклонении их ветром: 1— контактный провод; 2 — несущий трос; 3 — струны

Формула для определения удельной эквивалентной нагрузки имеет вид

где h_и — длина подвесной гирлянды (изоляторов и других крепительных деталей) несущего троса; S_cp — средняя длина струны в двух средних четвертях пролёта.

Зная р_э, нетрудно написать формулу для определения b_{к max} и l _mах с учетом влияния несущего троса на ветровое статическое отклонение контактного провода вертикальной цепной подвески. Так, при расположении контактного провода вертикальной цепной подвески по оси пути (без зигзагов) наибольшее отклонение провода в середине пролета

Наибольшее статическое отклонение контактного провода от оси пути при одинаковых его зигзагах у опор

Это отклонение имеет место в точке, расположенной от середины пролета на расстоянии

Допустимая длина пролета вертикальной цепной подвески на прямых участках пути при одинаковых зигзагах контактного провода и статических нагрузках р_к и р_э

Соответствующие формулы для кривых участков имеют вид:

Наибольшие горизонтальные отклонения провода цепной подвески получают обычно при ветре наибольшей интенсивности. Однако в некоторых случаях это может иметь место и при наибольшем ветре, но когда провода покрыты гололедом или изморозью значительной толщины. Следовательно, допустимые длины пролетов цепных подвесок необходимо определять исходя из двух расчетных режимов: ветер наибольшей интенсивности, и гололед с ветром. Поэтому величины пролетов, входящие в формулу, должны соответствовать определенному расчетному режиму.

Расчеты обычно ведут в следующем порядке. Определяют расчетные ветровые нагрузки на несущий трос р_т и контактный провод р_к, а также суммарные нагрузки на несущий трос q_T при ветре наибольшей интенсивности и гололеде с ветром. Находят g_K — нагрузку на несущий трос от веса контактного провода (контактных проводов) с учетом веса гололеда на контактных проводах.

Для учета влияния несущего троса на ветровое отклонение контактного провода, необходимо знать натяжение троса Т при ветре наибольшей интенсивности или при гололеде с ветром. Натяжение несущего троса компенсированной подвески не зависит от ветровых и гололедных нагрузок. Поэтому в выражение вместо Т подставляют значение номинального натяжения компенсированного несущего троса.

В полукомпенсированных цепных подвесках натяжение несущего троса зависит от температуры окружающего воздуха и дополнительных нагрузок. Это натяжение в свою очередь зависит от длины пролета.

Материал несущего троса	Натяжение троса Т, %, от максимально допустимого натяжения, для режимов
ветер наибольшей интенсивности при tmin, 0С	гололед с ветром
-30	-40	-50
Медь Биметалл и сталь

В этом случае в формулу вместо Т подставляют значение натяжения несущего троса для режима ветра наибольшей интенсивности или для режима гололеда с ветром. Натяжения несущего троса для этих режимов, а также при беспровесном положении контактных проводов Т_о берут из расчетов полукомпенсированных цепных подвесок.

Ветровые отклонения проводов марок МФО-100 и МФ-150 в среднем будут в 1,2 раза меньше, чем у МФ-100, при прочих равных условиях. Для контактного провода МФ-150 по сравнению с двойным проводом 2МФ-100 оно будет в 1,3 раза больше при прочих равных условиях. Поэтому допустимые длины пролетов цепных подвесок с контактным проводом МФ-150 примерно в 1,5 раза меньше допустимых длин пролетов подвесок с двойным контактным проводом 2МФ-100.

Средняя длина струны в двух средних четвертях пролета

где S_min — расстояние между контактным проводом и несущим тросом в середине пролета (длина струны, установленной в середине пролета);

F₀ — стрела провеса несущего троса при беспровесном положении контактного провода;

T₀ — натяжение несущего троса при беспровесном положении контактного провода.

В зависимости от конструктивной высоты цепной подвески h (расстояния между контактным проводом и несущим тросом) значение S определяется выражением

где g — нагрузка на несущий трос от веса всех проводов цепной подвески.

Значение То, ориентировочно можно принимать равным 0,75 Т_max для медного несущего троса и 0,8 Т_max — для биметаллического и стального.

Длину подвесной гирлянды несущего троса h_И принимают равной 0,16 м (длина серьги и седла) при изолированных консолях; 0,56 м при двух подвесных изоляторах в гирлянде, 0,73 м при трех, 0,90 м при четырех. Если применяют малогабаритные подвесные изоляторы, длину подвесных гирлянд соответственно уменьшают.

Дополнительные прогибы опор под действием ветровой нагрузки γ_k и γ_Т (соответственно на уровне подвески контактного провода и на уровне закрепления на консоли подвесной гирлянды) определяют с учетом давления ветра как на опоры и провода цепной подвески, так и на усиливающие и другие провода, подвешенные на этих опорах.

Прогибы типовых железобетонных консольных опор для расчетной скорости ветра ориентировочно принимают:

Определение длин пролетов вертикальных цепных контактных подвесок целесообразно начинать с установления расчетного режима (ветер наибольшей интенсивности или гололед с ветром), при котором ветровое воздействие на контактную подвеску будет наибольшим.

Ориентировочно расчетный режим можно установить сравнением ветровых нагрузок на контактные провода при максимальном ветре (р_к) и при ветре с гололедом (р_кг)- Если окажется, что какая-либо из этих ветровых нагрузок превышает другую более чем на 20 %, то определять длины пролетов можно только в режиме одной наибольшей нагрузки. Если же р_к и p_кi отличаются менее чем на 20 %, то длину пролета для данной подвески следует рассчитывать как в режиме ветра наибольшей интенсивности, так и в режиме гололеда с ветром, а при трассировке контактной сети принять наименьшее значение.

При определении р_э необходимо знать длину пролета l, которая на данной стадии расчетов неизвестна. Поэтому при решении прибегают к методу последовательных приближений. Для этого сначала находят длины пролетов l _mах для прямого и кривого участков пути при р_э = 0. Эти значения длин пролетов подставляют в формулу и получают соответствующие значения р_э. Подставляют р_э в формулу и находят l _mах.

Нагрузка р_э, может оказаться равной нулю, иметь положительное или отрицательное значение. Поэтому при определении допустимых длин пролетов необходимо учитывать знак перед р_э.