Контактные сети

9.Расчет нормативных изгибающих моментов, действующих на опору

           Расчетная схема промежуточной консольной опоры

Рис.1.

         Обозначения на рис. 1.:

Рт – горизонтальная нагрузка от давления ветра на несущий трос, даН;

Рк – то же, на контактный провод, даН;

Роп – то же, на опору, даН;

Ртиз – горизонтальная нагрузка от излома несущего троса на кривой, даН;

Ркиз – то же, от излома контактного провода, даН;

Gn – вертикальная нагрузка от веса контактной подвески, даН;

Gкн – вертикальная нагрузка от веса консоли, даН;

hоп – высота опоры, м;

hк, hт – высота точек приложения горизонтальных сил относительно основания

            опоры, м;

zкн – плечо веса консоли, м;

а – зигзаг контактного провода, м;

Г – габарит опоры, м;

dоп – диаметр опоры на уровне головок рельсов, м; dоп=0,29 м.

  Все полученные расчетом погонные нагрузки сводим в табл.   .

                                                                                                                   Таблица

         Расчет нормативных изгибающих моментов в основании опор, по которым осуществляется подбор опор, выполняется по нормативным нагрузкам.

         Определение нормативных нагрузок, действующих на опору, производится отдельно для трех расчетных режимов:

a)     гололеда с ветром;

b)    максимального ветра;

c)     минимальной температуры.

1.Вертикальная нагрузка от веса контактной подвески в даН:

a)     для режима гололеда с ветром

Q = (g + gг) * l + Qиз = (1,546+0,82)*45+20= 126,5 даН;

b)    для режима максимального ветра и минимальной температуры

Q = g * l + Qиз = 1,546 * 45+20=89,6 даН,

где g – погонная нагрузка от собственного веса проводов подвески (троса,              контактного провода и струн), даН/м;

      gг – погонная нагрузка от веса гололеда на проводах контактной подвески,              даН/м;

      l – длина пролета на кривой, м;

     Qиз – вес гирлянды изоляторов, даН.

2.  Вертикальная нагрузка от веса консоли.

a)     для режима гололеда с ветром к весу консоли нужно прибавить вес гололеда на консоли.

         На внешней стороне кривой

Qкн=Qкн + Qкнг = 70+20=90 даН

         На внутренней стороне кривой

Qкн=Qкн + Qкнг = 80+20=100 даН

b)    для режимов максимального ветра и минимальной температуры

Qкн=70 даН – на внешней стороне кривой

Qкн=80 даН – на внутренней стороне кривой

3. Горизонтальная нагрузка от давления ветра на несущий трос и контактный провод, даН

a)     для режима гололеда с ветром

Рт = Ртг * l = 0,73*64=46,7 даН

Рк = Ркг * l = 0,52*64=33,2 даН

b)    для режима максимального ветра

Рт = РтVmax * l = 0,416*45=18,7 даН

Рк = РкVmax * l = 0,465*45=20,9 даН

         В режиме минимальной температуры горизонтальные нагрузки от давления ветра на несущий трос и контактный провод отсутствуют.

4. Горизонтальная нагрузка от давления ветра на опору, даН:

a)     для режима гололеда с ветром

Роп = Сх  (кv*Vгн)2  Sоп = 0,7 * (1,15*13,2)2 * 3,46 = 34,9 даН

16                                                                      16

b)    для режима максимального ветра

Роп = Сх  (кv*Vн)2  Sоп = 0,7 *  (1,15*22)2 * 3,46 = 96,9 даН

16                                                                       16

         В режиме минимальной температуры горизонтальная нагрузка от давления ветра на опору отсутствует.

5. Горизонтальная нагрузка от изменения направления (излома) несущего троса на кривой, даН.

         Прежде всего, выписываем полученные в результате расчетов значения натяжения несущего троса при всех трех расчетных режимах:

Тt min = Тmax = 1600; Тv max =832,5 кгс; Т г+v = 927,5 кгс.

         Горизонтальная нагрузка от излома несущего троса на кривой будет равна в даН:

a)     для режима гололеда с ветром

Ртиз = Тг* l   = 927,5 * 45   =104,3 даН;

                R                400

b)    для режима максимального ветра

Ртиз = Тv max * l   = 832,5 * 45   = 93,7 даН;

                      R                400

c)     для режима минимальной температуры

Ртиз = Тt min * l   = 1600 * 45   = 180 даН;

                     R                400

6. Горизонтальная нагрузка от изменения направления (излома) несущего троса на кривой.

         Для всех трех расчетных режимов  горизонтальная нагрузка от излома контактного провода на кривой будет одинакова, так как  номинальное натяжение контактных проводов К, обеспечиваемое компенсаторами, - величина постоянная.

Ркиз = К* l  = 1000 *  45    = 112,5 даН 

               R                400

7. Горизонтальная нагрузка от зигзага контактных проводов и несущего троса на кривой.

         На кривых участках пути контактная подвеска обычно является вертикальной хордовой. Зигзаги контактного провода и несущего троса на всех опорах одинаковы. В этих условиях изменение направления (излом) несущего троса и контактного провода зависит только от радиуса кривой и длины пролета и не зависит от наличия зигзага проводов. Следовательно, горизонтальная нагрузка от зигзага контактных проводов и несущего троса равна нулю: Ртзигз = 0; Ркзигз = 0.

         Прежде чем приступить к расчету изгибающих моментов М0, сводим в табл.     итоги расчетов нормативных нагрузок, действующих на опору, округляя до целых чисел.

                                     Таблица  

8. Определяем изгибающие моменты М0 относительно условного обреза фундамента.

         Определение изгибающих моментов М0 в кНм относительно условного обреза фундамента (основания) опоры производим по формуле:

М0 = [Qn(Г+0,5dоп)+Qкнzкн+(±Рт± Ртиз)hт+(±Рк± Ркиз) hк±Роп hоп] 10-2

                                                                                                  2

Формула, записанная в общем виде, пригодна для определения М0 опоры, установленной как на внешней, так и на внутренней стороне кривой, при любом принятом направлении ветра и при любом расчетном режиме. От расчетного режима зависят величины нагрузок, входящих в формулу, а от того, на какой стороне кривой находится опора и какое принято направление ветра, зависят знаки "+" или "–" горизонтальных сил Р.

8.1 Расчет М0 опоры, устанавливаемой на внешней стороне кривой.

Принятое направление ветра – к пути.

Формула М0 приобретает вид:

М0 = [Qn(Г+0,5dоп)+Qкнzкн+(Рт+ Ртиз)hт+(Рк+Ркиз) hк+Роп hоп] 10-2

                                                                                              2

Расчет М0 производим для трех режимов:

a)     для режима гололеда с ветром

М0 = [126,5(4,4+0,5*0,29)+90*1,8+(18,9+104,3)*9+(13,6+112,5)*7+34,9*9,6/2 ] 10-2 =28,96 кНм

b)    для режима максимального ветра

М0=[89,6(4,4+0,5*0,29)+70*1,8+(18,7+93,7)*9+(20,9+112,5)*7+96,9*9,6/2 ] 10-2 =33,8 кНм

8.2 Расчет М0 опоры, устанавливаемой на внутренней стороне кривой.

8.2.1 Принятое направление ветра – к пути.

Формула приобретает вид:

М0 = [Qn(Г+0,5dоп)+Qкнzкн+(Рт -Ртиз)hт+(Рк-Ркиз) hк+Роп hоп] 10-2

                                                                                            2

a)     для режима гололеда с ветром

М0=[126,5*(4,4+0,5*0,29)+100*1,8+(18,9-104,3,7)*9+(13,6-112,5)*7+96,9*9,6/2 ] 10-2 =-2,41  кНм

b)    для режима максимального ветра

М0=[89,6(4,4+0,5*0,29)+70*1,8+(18,7+93,7)*9+(20,9-112,5)*7+96,9*9,6/2 ] 10-2 =13,7кНм

8.2.2 Принятое направление ветра – от пути.

Формула приобретает вид:

М0 = [Qn(Г+0,5dоп)+Qкнzкн+(-Рт -Ртиз)hт+(-Рк-Ркиз) hк - Роп hоп] 10-2

                                                                                              2

a)     для режима гололеда с ветром

М0=[126,5*(4,4+0,5*0,29)+100*1,8+(18,9-104,3,7)*9+(-13,6-112,5)*7-96,9*9,6/2 ] 10-2 =-8,3кНм

                                                                                                          2

b)    для режима максимального ветра

М0=[89,6(4,4+0,5*0,29)+70*1,8+(18,7+93,7)*9+(-20,9-112,5)*7-96,9*9,6/2 ] 10-2

=-4,9 кНм

         Расчет М0 в режиме минимальной температуры не выполняется, так как в этом режиме нет ветра.

10. Выбор типа опоры.

         Выбор типа опоры производится по максимальному изгибающему моменту М0 max. У выбранной опоры допускемый нормативный изгибающий момент Мн0 в кНм должен быть равен или больше максимального момента относительно условного обреза фундамента, полученного расчетом:

Мн0 ≥ М0 max

         В результате расчетов получили:

-         на внешней стороне кривой М0 max= 33,8 кНм;

-         на внутренней стороне кривой М0 max= - 8,3 кНм

         Для внешней и внутренней сторон кривой выбираем опору (стойку) типа СС – 136.6 – 2 – стойка типа СС, предназначенная для участков переменного тока, длиной 13,6 м с толщиной стенки 60 мм, второй несущей способности, так как

Мн0=59 кНм ≥ М0 max=33,8 кНм

Мн0=59 кНм ≥ М0 max=-8,3 кНм

Основные данные опоры типа СС длиной 13,6 м.

                                                                                                          Таблица