Проверка подбора консольной промежуточной опоры методом расчета

4.4 Проверка подбора консольной промежуточной опоры методом расчета

На перегоне Нара – Латышская вместо полукомпенсированной цепной подвески установленной на гибких поперечинах в 2002 году планируется произвести капитальный ремонт с заменой гибких поперечин консольными опорами. В данной главе производится расчет опоры на несущую способность. Подбор типовых консольных опор выполняют так, чтобы при наиболее невыгодном сочетании внешних нагрузок создаваемый ими нормативный изгибающий момент не превышал допускаемого нормативного момента в расчетном сечении опоры [4]. Для этого необходимо правильно выбрать расчетный режим. Планируется установить компенсированную цепную подвеску типа М – 120 + 2МФ100. С одной стороны по опорам контактной сети проходит резервная линия автоблокировки 10 кВ, а с другой волновод и волоконно-оптическая линия связи. Для расчета берется опора на которой также находится линия автоблокировки так она создает на опору большую нагрузку. Этот перегон расположен в гололедном районе 2. Максимальная скорость составляет 22 м/с.

Для установки принимаем опору типа СК4.5/13.6 без фундамента.

Составим расчетную схему рисунок 15.

 1.70 3.30

 ±2P_пр ±2Р_1из G_пр 1.80

 G_кн

 ±P_пр ±Р_1пр ±Р^н±Р_2из

 G_пр 1.30 G_{п 2.00}

 ±Р^к±

 Уровень пяты _0.25 Р_3из

 консоли

 _9.60

 _9.70

 _8.85 ±Р_оп

 _{6.257.00 9.00}

 _4.80

 Уровень головок рельс

 _0.50

Уровень условного обреза фундамента

Рисунок 15. Расчетная схема для подбора консольных опор.

По исходным данным составим таблицу нагрузок. Данные для построения таблицы 2 взяты из таблиц 11, 12, 13 [4].

Таблица 2. Нагрузки действующие на опору контактной сети.

1. Расчет производится для двух режимов, так как только при этих режимах максимальная нагрузка на опору контактной сети. Нагрузку от веса контактной подвески определим по формуле 1 , принимая вес гирлянды из двух изоляторов с арматурой равным 15 кгс и часть веса фиксатора, передающаяся на несущий трос, 16 кгс.

G1 = åg*l + Gи, (формула 1)[4]

Где G1 – нагрузка от веса проводов с изоляторами и арматурой

åg*l – суммарная нагрузка от веса цепной подвески

g – погонная нагрузка от собственного веса цепной подвески или провода, кгс/м

l – расчетная длина пролета, м

Gи – нагрузка от веса гирлянды изоляторов с арматурой, кгс

Gпi = gi*l +15 +16 (формула 1)[4]

Нагрузка от веса проводов с изоляторами и арматурой рассчитывается для двух режимов:

1) Режим гололеда с ветром:

Gпг = 4.28*70+15+16=330.6, кгс (1)

2) Режим максимального ветра:

Gпв = 3.04*70+15+16=243.8, кгс (1)

2. Определим нагрузку от веса 3 проводов АС - 50/8 двух режимов по формуле:

Gпрi = 3*gпрi*l (формула 2) [4]

1) Режим гололеда с ветром:

Gпрг = 3*0.75*70 = 157.7, кгс (2)

2) Режим максимального ветра:

Gпрв = 3*0.2*70 = 42, кгс (2)[4]

3. Нагрузку от давления ветра на провода контактной подвески и на каждый из проводов АС – 50/8 определим по формуле:

Рв = p*l, (формула 3)[4]

Где p – погонная ветровая нагрузка на провод, кгс/м

1)  Режим гололеда с ветром:

Для контактного провода:

P^к_вг = 0.21*70 = 14.7, кгс (3)

Для несущего троса

Р^н_вг = 0.27*70 = 18.9, кгс (3)

Для АС – 50/8: Р^пр_вг = 0.22*70 = 15.4, кгс (3)

2) Режим максимального ветра:

Для контактного провода: P^к_вм = 0.46*70 = 32.2, кгс (3)

Для несущего троса: Р^н_вм = 0.44*70 = 30.8, кгс (3)

Для АС – 50/8: Р^пр_вм = 0.29*70 = 20.3, кгс (3)

4. Нагрузку от изменения направления проводов на кривом участке рассчитаем по формуле:

Р1 = H*l/R, (формула 4)

Где H – натяжение провода, соответствующее режиму, для которого определяется нагрузка, кгс.

R – радиус кривой в метрах, м

Для контактного провода: Р^к_{из кр} = 2000*70/900 = 155.6, кгс (4)

Для несущего троса: Р^н_{из кр} = 1800*70/900 = 140, кгс (4)

Для АС – 50/8 в режиме гололеда с ветром:

Р^пр_{из кр г} = 400*70/900 = 31.1, кгс (4)

Для АС – 50/8 в режиме максимального ветра ветра:

Р^пр_{из кр в} = 300*70/900 = 23.3, кгс (4)

5. Далее определим нагрузки от изменения направления проводов на прямых участках пути при зигзагах по формуле:

Рз = H*4а/l, кгс (формула 5)[4]

Где а – разносторонние зигзаги

Р^к_{из зиг} = 2000*4*0.3/70 = 34.3, кгс (5)

6. Определим площадь диаметрального сечения опоры по формуле:

Sоп = (0.29 + 0.44)*9.6/2 = 3.53, м² (6)

7. Определим нагрузку от давления ветра на опору по формуле:

Роп = Сх*Sоп*u²/16, кгс (формула 7)[4]

Где Сх – аэродинамический коэффициент лобового сопротивления

u - расчетная скорость ветра, м/с

Sоп – поверхность на которую действует ветер (для железобетонных конусных опор – площадь диаметрального сечения), м²

1)  Для режима гололеда с ветром:

Роп г = 0.7*12²*3.53/16 = 22.2, кгс (7)

2)  Для режима максимального ветра

Роп в = 0.7*22²*3.53/16 = 77.7, кгс (7)

9. Изгибающий момент для промежуточной опоры определяют относительно уровня условного обреза фундамента по формуле:

М₀ = n_п*G_п*z_п + n_кн*G_кн*z_кн - S G_пр*z_пр - n_кр*G_кр*z_кр ± Р_н*h_н ± Р_к*h_к ± S Р_пр*h_пр ± Р_оп*h_оп, (формула 8)[4]

Для режима гололеда с ветром изгибающий момент равен:

М₀ = 330.6*3.3 + 100*1.8 – 157.5*1.7 – 70*1.3 + 18.9*9 + +(14.7+35)*7 + 2*1504*9.7 + 15.4*8.85 + 22.2*4.8 = 1972, кгс (8)

Для режима максимального ветра изгибающий момент равен:

М₀ = 243.8*3.3 + 60*1.8 – 42*1.7 – 40*1.3 + 30.8*9 + (32.2 + 35)*7 + 2*20.3*9.7 + 20.3*8.85 + 77.7*4.8 = 2483.54, кгс (8)

Из расчета следует, что максимальный изгибающий момент будет в режиме ветра максимальной интенсивности, и для выбранной опоры типа СК 4.5/13.6 он не превысит нормативный.