Нормативная скорость ветра максимальной интенсивности

ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ № 1

Выполнить механический расчет анкерного участка цепной полукомпенсированной контактной подвески:

1. Установить основные данные проводов подвески.

2. Определить расчетные нагрузки на несущий трос.

3. Подсчитать длину эквивалентного и критического пролетов и установить исходный расчетный режим.

4. Рассчитать и построить монтажную кривую натяжения несущего троса Т_х (t_х), определить значения натяжений несущего троса при всех расчетных режимах: Т_{t min}, Т_г, Т_{v mах} и при температуре беспровесного положения контактных проводов Т₀. Составить монтажную таблицу.

5. Рассчитать и построить монтажные кривые стрел провеса несущего троса F_х(t_х) и контактных проводов f _kx (t_x) для заданных пролетов анкерного участка; составить монтажные таблицы. Монтажные таблицы должны содержать данные натяжений и стрел провеса при следующих значениях температуры t_х:

t_min ; -20°; t₀; 0°; +20°; t_max .

6. Составить итоговую монтажную таблицу. Сделать выводы о характере зависимости натяжения несущего троса и стрел провеса несущего троса и контактных проводов от температуры при ее изменении от t_min до t_max и о зависимости стрел провеса от длины пролета.

Исходные данные для контрольной работы № 1 выбираются по табл.3 и табл.4 в соответствии с

первой буквой фамилии студента

И последней цифрой его шифра.

Таблица 3

Характеристика контактной подвески

Первая буква фамилии студента	Марки проводов кон­тактной подвески		Анкерный уча­сток состоит из пролетов, м	Расстояние от опоры до пер­вой простой струны е, м
несущего троса	контакт­ных прово­дов	Система тока
А, П	ПБСМ-95	МФ-100	переменный переменный	8·55+7·50+10·45
Б, Р	ПБСМ-95	МФО-100	6·60+10·50+9·46
В, С	ПБСМ-95	НлФ-100	6·65+10·60+7·50
Г, Т	ПБСМ-70	МФ-100	8·65+6·60+8·55
Д, У	ПБСМ-70	НлФ-100	5·70+5·60+10·50
Е, Ф	ПБСМ-70	БрФ-100	10·70+3·50+10·40
Ж, Х	ПБСА-50/70	МФ-100	8·70+6·60+6·50
3, Ц	ПБСА-50/70	НлФ-100	8·70+10·60+2·50
И, Ч	М-120	2МФ-100	постоянный	12·70+6·65+3·60
К, Ш	М-120	2МФО-100	10·70+2·68+10·65
Л, Щ	М-120	2НлФ-100	10·65+7·60+6·50
М, Э	М-120	2БрФ-100	10·68+8·65+3·60
Н, Ю	М-120	2МФ-120	4·70+10·65+5·60
О, Я	М-95	2МФ-100	12·70+8·65+4·60

Примечания: Для всех вариантов принять, что контактная подвеска распо­ложена на перегоне, на нулевом месте, в открытой равнинной местности с ред­ким лесом, поэтому при выполнении механического расчета принять, что ветро­вой коэффициент к_у = 1, гололедный коэффициент к_г = 1.

Расстояние между двойными контактными проводами при­нять равным 40 мм.

Таблица 4

Метеорологические условия

Исходные данные	Последняя цифра шифра студента студента
Минимальная тем­пература tmin, °С	-45	-40	-30	-25	-50	-45	-40	-35	-25	-35
Максимальная тем- пература tmax, °С	+25	+40	+30	+25	+20	+25	+25	+30	+35	+35
Ветровой район	III	II	IV	II	I	I	II	III	IV	V
Гололедный район	II	III	I	IV	II	III	II	IV	I	III
Форма гололеда	для всех вариантов цилиндрическая
Удельная плотность гололеда уг, кг/м3	для всех вариантов - 900
Температура обра­зования гололеда tг, °С	для всех вариантов (-5)
Температура, при которой наблюдает­ся максимальная скорость ветра tv мах,°С	для всех вариантов (-5)
Характеристика воздушной газовой среды	Неагрессивная к же- лезобетонным конст- рукциям	Среднеагрессивная к железобетонным конструкциям

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по выполнению контрольной работы № 1

Прежде чем приступить к выполнению контрольной работы № 1, необходимо изучить материал глав "Определение нагрузок на провода контактной сети", "Расчеты свободно подвешенных проводов и простых контактных подвесок" и "Расчеты цепных контактных подвесок" в учебнике [1].

Особое внимание следует уделить разбору примеров расче­тов, помещенных в учебнике [3].

Перед выполнением контрольной работы №1 необходимо полностью переписать условие задания и выписать все необходи­мые данные для своего варианта из табл. 3, 4.

Работу нужно выполнять в следующем порядке:

1. Основные данные проводов

Из табл. 5 следует выписать основные данные несущего тро­са и контактного провода, входящих в заданный тип контактной подвески.

Таблица 5

Основные данные проводов

Марка проводя	Площадь расчетно­го сечения провода Sp , мм2	Высота сечения Н или диаметр d, мм	Ши­рина сече­ния А, мм	Нагруз- ка от весa провода g, даН/м	24α · 10-6, 1/0С	α ЕS, даН/0C	Временное сопротив-­ ление разрыву σвр·106 Па
ПБСА-50/70		14,0	-	0,68		24,13
ПБСМ-70	69,9	11,0	-	0,6		13,82
ПБСМ-95	90,6	12,5	-	0,77		17,93
М-35	34,6	7,5	-	0,311		-
М-70	67,7	10,7	-	0,612		-
М-95	94,0	12,6	-	0,85		17,38
М-120	117,0	14,0	-	1,06		21,98
МФ-85		10,8	11,76	0,76		18,78
МФ-100		11,8	12,8	0,89		22,10
МФО-100		10,5	14,92	0,89		22,10
МФ-120		12,9	13,9	1,07		22,10
МФ-150		14,5	15,5	1,34		33,15
БрФ-85 (Мг)		10,8	11,76	0,76		18,78
БрФ-100 (Мг)		11,8	12,8	0,89		22,10
НлФ-85 (Ол)		10,8	11,76	0,7		18,78
НлФ-100 (Ол)		11,8	12,8	0,89		22,10
НлФО-100 (Ол)		10,5	14,92	0,89		22,10

Продолжение таблицы 5

НлФ-120 (Ол)		12,9	13,9	1,07		22,10
Л-150		15,8	-	0,41		18,23
А-185		17,5	-	0,5		22,54
АС-35	А36,9/С6,2	8,4	-	0,15		5,80
АС-50	А48,2/С8,0	9,6	-	0,19		7,58
АС-70	А68,0/С11,3	11,4	-	0,27		10,68
4БСМ	12,6	4,0	-	0,1		2,96
6БСМ	28,3	6,0	-	0,23		6,63
МГ-16	15,8	6,0	-	0,145		-
МГ-70	68,6	12,6	-	0,63		12,89
МГ-95		14,3	-	0,86		17,66

Определить максимально допустимое натяжение несущего троса Т_mах и номинальное натяжение контактного провода К.

Расчеты натяжений и нагрузок удобно выполнять в едини­цах, называемых даН (деканьютон); 1 даН = 10 Н * 1 кгс.

σвр ·Sр ·10 -7 Tдоп = 0,95· ————— , к3

Максимально допустимое натяжение несущего троса в даН:

где σ_вр - временное сопротивление разрыву материала про­волок, из которых свит трос, Па; значения σ_вр следует взять из табл.5;

S_Р - расчетное сечение несущего троса, м²; значения S_Р в мм² следует взять из табл.5;

к₃ - номинальный коэффициент запаса прочности; значе­ния к, принимаются для медных, бронзовых и алюминиевых мно­гопроволочных тросов - не менее 2; для биметаллических стале­медных и сталеалюминиевых многопроволочных тросов - не ме­нее 2,5; для стальных многопроволочных тросов - не менее 3.

Максимальное натяжение несущего троса Т_max, обычно при­нимают несколько ниже Т_min. Рекомендуемые величины макси­мальных натяжений несущих тросов цепных подвесок приведены в табл. 6.

Номинальное натяжение новых контактных проводов К может быть принято соответственно данным табл.7.

Таблица 7

Марка контактных проводов	Номинальное натяжение контактных проводов К, даН (кгс)
Одиночные:
МФ-85, НлФ-85
БрФ-85
МФ-100, МФО-100, НлФ-100
БрФ-100, БрФО-100
МФ-120, НлФ-120
МФ-150, НлФ-150
БрФ-150, БрФО-150
Двойные:
2МФ-100, 2МФО-100, 2НлФ-100
2БрФ-100, 2БрФО-100
2МФ-120, 2НлФ-120

2. Определение распределенных нагрузок на несущий трос

Из всего многообразия сочетаний метеорологических условий, действующих на провода контактной сети, можно выделить три расчетных режима, при которых

усилие (натяжение) в несущем

тросе может оказаться наибольшим,

опасным для прочности троса:

- режим минимальной

температуры - сжатие троса;

- режим максимального

ветра - растяжение троса;

- режим гололеда с

ветром - растяжение троса.

Для этих расчетных

режимов и определяют

нагрузки на несущий трос.

2.1 В режиме минимальной температуры несущий трос

ис­пытывает нагрузку только вертикальную - от собственного веса; ветра и гололеда нет, t_x= t_min.

Вертикальная нагрузка от собственного веса 1 метра прово­дов в даН/м

g= g_т+ n_к- (g_к +g_c), (3)

где g_т, g_к — нагрузки от собственного веса 1 м несущего тро­са и контактного провода, даН/м; значения g_т и g_к следует взять из табл. 5 в соответствии с заданным типом подвески;

g_c - нагрузка от собственного веса струн и зажимов, равномерно распределенная по длине пролета; значение g_c при­нимается равным 0,1 даН/м для каждого контактного провода;

n_к — число контактных проводов.

2.2 В режиме максимального ветра на несущий трос дейст­вует вертикальная нагрузка от веса проводов контактной подвес­ки и горизонтальная нагрузка от давления ветра на несущий трос (гололед отсутствует); t_х = t_{v max} = -5°С.

Вертикальная нагрузка от собственного веса 1 м проводов подвески определена выше по формуле (3).

Горизонтальная ветровая нагрузка на несущий трос в даН/м определяется по формуле:

(k_v · V_н )²

р _{т v max} = С_х · ———— · d · 10^-3, (4)

где С_х - аэродинамический коэффициент лобового сопро­тивления несущего троса ветру, может быть найден по табл. 9; для всех несущих тросов С_х = 1,25;

v_н — нормативная скорость ветра наибольшей интенсив­ности, м/с, с повторяемостью 1 раз в 10 лет; определяется по табл. 8 в соответствии с заданным в табл. 4 ветровым районом;

к_v — коэффициент, учитывающий влияние местных ус­ловий расположения подвески на скорость ветра; в соответствии с заданием (см. примечание к табл. 3) в контрольной работе значе­ние коэффициента к_v следует принять равным 1,0.

d — диаметр несущего троса, мм, определяется по табл. 5.

Ветровые районы России	I	II	III	IV	V	VI	VII
Нормативная скорость ветра vн , м/с

Таблица 8

Нормативная скорость ветра максимальной интенсивности

Таблица 9

Аэродинамический коэффициент лобового сопротивления
провода ветру С_х для различных проводов, в том числе покрытых гололедом

Провода	Коэффициент Сх
Одиночные провода и тросы диаметром 20 мм	1,2
Одиночные контактные провода и несущие тросы контактной подвески с учетом зажимов и струн	1,25
Одиночные овальные контактные провода	1,15
Одиночные контактные провода сечением 150 мм2	1,30
Двойные контактные провода при расстоянии между ними 40 мм	1,85

Результирующая (суммарная) нагрузка на несущий трос в даН/м в режиме максимального ветра определяется по формуле:

(5)

При определении результирующей нагрузки на несущий трос ветровая нагрузка на контактные провода не учитывается, т.к. она в основном воспринимается фиксаторами.

2.3 В режиме гололеда с ветром на несущий трос действуют вертикальные нагрузки от собственного веса проводов контактной подвески, от веса гололеда на проводах подвески и горизонтальная нагрузка от давления ветра на несущий трос, покрытый гололедом при скорости ветра v_г;

t_x = t_г = -5°С.

Вертикальная нагрузка от собственного веса 1 м проводов подвески определена выше по формуле (3).

Вертикальная нагрузка от веса гололеда на несущем тросе в даН/м определяется по формуле:

g_гт ⁼ 0,0009 · π · b_т · (в + b_т) · 0,8 (6)

где Ь_т толщина стенки гололеда на несущем тросе, мм;

d диаметр несущего троса, мм;

π = 3,14.

Толщина стенам гололеда на несущем тросе b_т в мм опреде­ляется путем умножения нормативной дня данного района тол­щины b_н на поправочный коэффициент к_г учитывающий влияние местных условий расположения подлески на отложение гололеда:

b_т = b_т · к_г (7)

Нормативную толщину стенок гололеда b_н в мм на высоте 10 м с повторяемостью 1 раз а 10 лет а зависимости от заданного гололедного района модно найти по табл. 10.

Таблица 10