Контактная сеть постоянного тока

Длину переходных пролетов изолирующих сопряжений по сравнению с промежуточными пролетами, рассчитанными для данного места, следует сокращать на 25 процентов. Длину пролетов со средней анкеровкой контактного провода сокращают на 10 процентов по сравнению с расчетной

 

 

 

3 ВЫБОР ПОДДЕРЖИВАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

 

Выбор поддерживающих устройств при проектировании контактной сети состоит из привязки типовых конструкций к конкретным условиям установки.

Опорные железобетонные и  металлические устройства выполняются  исходя из допустимых расчетных нагрузок, установленных Нормами проектирования контактной сети. Расчет конструкций  производится с учетом основного  и аварийного режимов.

 3.1 Выбор опор: Опоры классифицируются по назначению, по направлению приложения нагрузки, по конструктивному выполнению поддерживающих конструкций, по материалу, из которого изготовлены, и способу закрепления в грунте.

В зависимости от назначения  различают опоры контактной сети: промежуточные, переходные, анкерные и  фиксирующие.

Фиксирующие опоры подразделяются на:

консольные опоры, служащие для крепления на консоли контактной подвески одного, двух или нескольких путей;

опоры жестких поперечин, служащие для крепления контактных подвесок электрифицируемых путей на ригеле жестких поперечины;

опоры гибких поперечины, служащие для крепления контактных подвесок на перекрываемых поперечиной электрифицируемых путях.

По материалу, из которого изготовлены опоры, различают металлические и железобетонные.

 В зависимости от  способа закрепления в грунте: раздельные и нераздельные (бесфундаментные), в том числе стаканного соединения.

Металлические опоры бывают направленные и ненаправленные.  С целью экономии металла опоры  гибких поперечин обычно выполняют  направленными.

Наибольшее распространение  получили железобетонные опоры. Их используют в качестве промежуточных, переходных и анкерных консольных опор, а также  в качестве фиксирующих, фидерных, специальных  опор и стоек жестких поперечин. Применение опор железобетонных, с предварительно напряженной арматурой центрифугированных,  дает сокращение расхода металла на изготовление опор. Однако установка железобетонных опор сложнее, чем металлических, так как они тяжелее и более хрупкие.

Основные параметры и  технические требования к железобетонным стойкам для опор контактной сети определяются ГОСТом 19330-90.

Железобетонные опоры  контактной сети выполняются из бетона высокой плотности и прочности. При изготовлении опор бетонная смесь  уплотняется центрифугированием или  вибрированием с предварительным  напряжением арматуры. 

По характеру размещения ненапряженных частей опоры разделяют  на два вида: с ненапряженной арматурой  только в подземной части (СО) и по всей длине (СС).

Маркировка стоек железобетонных опор контактной сети состоит из буквенно-цифровых групп, разделенных тире.

 Первая группа – буквенная, обозначает марку опор:

С – стойка с проволочной напряженной арматурой;

СО – стойка с проволочной напряженной арматурой и ненапряженной стержневой арматурой фундаментной части;

СС  стойка с проволочной напряженной арматурой и ненапряженной стержневой арматурой по всей длине.

Вторая – числовая – ее длину в дециметрах и толщину стенки в сантиметрах.

Третья – числовая – номер по несущей способности в кН∙м   (нормативного изгибающего момента 1 – 40 кН∙м, 2 – 60 кН∙м, 3 – 80 кН∙м,   4 – 100 кН∙м). Например: СС 136, 6 - 3 – стойка специальная, высотой 13,6 метра, толщиной стенок опоры 6 сантиметров, третьей несущей способности – нормативного изгибающего момент 79 кН∙м.

На вновь электрифицируемых  линиях применяют типовые железобетонные конические опоры типа СС (таблица 3.1.1)

Таблица 3.1.1 Основные характеристики опор типа СС

Марка  стойки	Номер   стойки	Нормативный допустимый                                                               изгибающий                                                                                                   м момент, кН∙м		Длина      стойки                    м	Диаметр стойки, м			Толщи-   на стен-   ки опо-   ры, мм
		В УОФ МнО	В уровне      пяты кон-    солиМНПТ		у  ос-но вания	в УОФ	у  вер- шины
СС 136,6	2 3	59 79	35 47	13,6	492	432	290	60

              Выбор консольной опоры начинают с  определения нагрузки и изгибающих моментов в основании промежуточных опор, установленных на внешней и внутренней стороне кривой наименьшего заданного радиуса во всех расчетных режимах и при наиболее неблагоприятных направлениях ветра (рисунок 3.1.1).

Расчет и подбор типовых  опор

Номинальное натяжение проводов:

Несущий трос            Н^н     1765 даН

Контактный провод    Н^к       1960 даН

Принимаем для установки  опоры типа СС длиной 13,6 м, без фундамента

Габарит опоры на прямом участке…………….3,1 м

Габарит опоры на кривом участке

                                           Внутренний………...3,5 м

                                           Внешний……………3,2 м

Определение нормативных  нагрузок Погонные нагрузки на несущий трос , на контактные провода , ветровые нагрузки при скорости  определяем соответствующим расчетом и заносим в таблицу 3.1.2

1 кГс = даН = 10 Н

Рисунок 3.1.1  Определение нагрузки на опору                          Горизонтальная нагрузка от давления ветра на несущий трос, даН;                                                            то же на контактный трос, даН;                                                                                     то же, на опору, даН;

 горизонтальная  нагрузка от излома несущего  троса на кривой,даН;

 то же, от  излома контактного провода, даН;

 вертикальная  нагрузка от веса контактной  подвески, даН;

 вертикальная  нагрузка от веса консоли, даН;

 высота опоры, м;

высота точек  приложения горизонтальных сил относительно основания опор, м;

 плечо веса консоли, м;

а – зигзаг контактного  провода, м;

Г – габариты опоры, м;

 диаметр опоры на уровне головки рельсов, м.

 

Таблица 3.1.2 Погодные нагрузки на провода

Вид нагрузки	Условные обозначения	Размерность	Значение нагрузок при  режиме
			Гололеда  с ветром	Максимального ветра
Вес контактной подвески		даН/м	5,13	2,83
Давление ветра             на несущий трос		даН/м	0,76	0,67
Давление ветра на контактные провода		даН/м	0,69	0,84
Вес одной консоли		даН	100	60

 

С_Х – аэродинамический коэффициент. Принимаем 1,85

Вес консоли берем 60 даН, с гололедом 100 даН.

По таблице 3.1.2 определяем нормативные нагрузки на опоры при  нужных расчетных режимах для  заданных участков трассы и длины  пролетов.

Нагрузку от веса контактной подвески определяем по формуле                                                                                                                                   Прямая    

 

 Кривая         

     

Нагрузку от давления ветра  на провода контактной подвески определяем по формулам

На несущий трос                                                                              Прямая                                                                                       

                    

Кривая     

                  

На контактный провод  )                                                             Прямая                                                                                    

                                                                                                 

Кривая   

 

Нагрузки от изменения направления проводов 

На кривом участке рассчитываем по формулам

Для несущего троса       

 

Для контактного провода  

 

Где длина пролета

       радиус кривизны.

Н – натяжение некомпенсированного  несущего троса с изменением температуры  воздуха и нагрузке от ветра и  гололеда. Изменения можно принять: при гололеде с ветром Н_г = 75% от Н_макс: Н_г = 0,75 Н_макс.

Н_г = 0,75 ∙ 1765 = 1323,75 даН

 При максимальном ветре  Н_в = 70% от Н_макс: Н_в = 0,7 Н_макс. 

Н_в = 0,7 ∙ 1765 = 1235,5 даН

Изменение направления контактных проводов на прямых участках пути при  зигзагах определяется по формуле 

 

а – зигзаг контактного  провода, а=0,3

Нагрузки от давления ветра  на опоры определяем по формулам

 

                                                                                                           

,

где площадь диаметрального сечения опоры (площадь поверхности i на которую действует ветер)

S_оп= ав + ан/ 2 h_оп = 3,5 м

С_Х – аэродинамический коэффициент лобового сопротивления, принимаемый для конусообразных элементов 0,7

V_р – расчетная скорость ветра м/с

Результаты расчетов приведены  в таблице 3.1.3.

Таблица 3.1.3  Нагрузки на опору

Нагрузка	Условное обозначение	Размер-ность	Кривая		Прямая
			Гололед	Ветер            мах.	гололед	Ветер                   мах.
Вес подвески	Gп	даН
Нагрузка от давления ветра на Н.Т.	Рв.н.	даН
Нагрузка от давления ветра  на КП	РКв	даН
Нагрузки от из-менения  направ-ления проводов на кривом участке		даН	78,4   87,1
натяжение некомпенсированного  несущего троса с измене-нием температу-ры воздуха и нагрузке	ННi	даН			1325,75	1235
Изменение на-правления кон-тактных  прово-дов на прямых участках пути при  зигзагах	РКиз зиг	даН			61,26	166,7
Давление ветра на опору	Роп	даН	61,26	166,7	61,26	166,7

            Подбор опор будем выполнять отдельно для каждого из заданных типов опор. Изгибающие моменты для промежуточных опор определим относительно уровня условного обреза фундамента. Расчетное направление ветра для опор на прямых участках пути и и на внешней стороне кривой примем от опоры на путь , для опоры с внутренней стороны кривой – от пути на опору. Изгибающие моменты относительно уровня условного обреза фундамента определяем по формуле