Выбор промежуточной опоры контактной сети.

Цель занятия: научиться рассчитывать нагрузки, действующие на опору контактной сети, установленную на кривом участке пути; выбирать по рассчитанному изгибающему моменту опору контактной сети.

Исходные данные:; тип консолей и фиксаторов из работы №3; длина пролёта указывается преподавателем; вес консолей и фиксаторов и гололеда на них выбрать из табл.4.1., нагрузки от веса проводов контактной сети g_n, g_г, р_кп, р_нт, р_гкп, р_гнт выбираются из практического занятия №2, скорости ветра максимальная и при гололёде выбрать из табл.2.2.

Краткие теоретические сведения:

Опоры контактной сети в зависимости от назначения и характера нагрузок, воспринимаемых от проводов контактной подвески, разде­ляют на промежуточные, переходные, анкерные и фиксирующие.

Промежуточные опорывоспринимают нагрузки от массы проводов контактных подвесок и дополнительных нагрузок на них (гололед, изморозь) и горизонтальные нагрузки от давления ветра на провода и от изменения направления проводов на кривых участках пути.

Переходные опорыустанавливаются в местах устройства сопряже­ний анкерных участков контактных подвесок и воздушных стрелок и воспринимают нагрузки, аналогичные промежуточным опорам, но от двух контактных подвесок. На переходные опоры также воздействуют усилия от изменения направления проводов при отводе их на анкеровку и на стрелочной кривой.

Анкерные опорымогут воспринимать только нагрузки от натяже­ния закрепленных на них проводов или, кроме того, нести такие же на­грузки, как промежуточные, переходные или фиксирующие опоры.

Фиксирующие опорыне несут нагрузок от массы проводов и вос­принимают только горизонтальные нагрузки от изменения направле­ния проводов на кривых участках пути, на воздушных стрелках, при отходах на анкеровку и от давления ветра на провода.

По типу закрепляемых на опорах поддерживающих устройств кон­тактной сети различают:

консольные опорыс креплением на консоли контактной подвески одного, двух или нескольких путей;

опоры с жесткой поперечиной,или, как их называют, ригельные или портальные, с креплением контактных подвесок электрифициру­емых путей на жесткой поперечине (ригеле);

опоры с гибкой поперечиной с креплением на ней контактных под­весок перекрываемых этой поперечиной электрифицируемых путей.

Для трассировки контактной сети на однопутных и двухпутных участках (перегонах) применяют струнобетонные конические опоры высотой 13,6 м и толщиной стенки бетона 60 мм типа С для участков переменного тока и СО для участков постоянного тока. В последнее время на постоянном и переменном токе внедряются опоры СС, ССА.

Стойки этих опор представляют собой полые конические бесстыковые трубы из предварительно напряжённого железобетона с армированием высокопрочной проволокой. Поперечное армирование принято в виде спирали. Для предотвращения стягивания продольной арматуры при навивке спирали по длине стоек предусмотрена установка монтажных колец.

В нижней части опор предусмотрено смешанное армирование – т.е. с установкой дополнительных стержней ненапрягаемой арматуры: у опор с высотой стойки 10,8 м на 2 метра от низа опоры, у опор высотой 13,6 м – на 4 метра. Смешанное армирование повышает трещиностойкость опор.

Важнейшей характеристикой опор является их несущая способность – допустимый изгибающий момент М₀ на уровне условного обреза – УОФ, который находится на 500 мм ниже уровня головки рельса (УГР). По несущей способности подбирают типы опор для применения в конкретных условиях установки.

Выбор опор начинают, как правило, с расчёта и подбора опор для кривых участков пути, т.к. эти условия установки опор являются наиболее отягощёнными, особенно в кривых малых радиусов.

Для расчёта необходимо составить расчётную схему, показав на ней все силы, действующие на опору, и плечи этих сил относительно точки пересечения оси опоры с УОФ. Расчет суммарных изгибающих моментов в основании опор определяют для трех расчетных режимов по нормативным нагрузкам: в режимах гололеда с ветром, максимального ветра, минимальной температуры. По наибольшему из полученных моментов и выбирают опору для установки.

Таблица 4.1.Вертикальные нагрузки от веса консоли и фиксатора с учётом веса гололёда.

консоли
тип	масса, кг (G 'кн)	вес гололеда (G гкн)
ИТР-ll, ИТС-11
ИР-11, ИС-11
НР-1-5, НС-1-5
НТС-11, НТРИ-1
фиксаторы
ФП-3,ФП-25, ФО-3, ФО-25,ФПИ, ФОИ	4 - для одного к.п. 6 - для 2-х к.п.	---

Порядок выполнения расчётов:

Рис.4.1 Расчётная схема для подбора консольной промежуточной опоры контактной сети.

В расчётах встречаются следующие обозначения:

G п – вертикальная нагрузка от веса проводов контактной подвески;

h оп=9,6м – высота опоры;

h к, h т – высота точек приложения горизонтальных сил относительно

основания опоры в местах крепления, соответственно, контактного

провода и несущего троса;

z кн=1,8м – плечо вертикальных усилий от веса консоли;

а – зигзаг контактного провода, м;

Г – габарит опоры, в зависимости от радиуса кривой и места установки опоры.

d оп=0,44м – диаметр опоры на уровне условного обреза фундамента.

1. Определение нормативных нагрузок, действующих на опору контактной сети.

Вертикальные нагрузки от веса проводов контактной подвески из практического занятия №2 сводятся в таблицу 4.2.

1.1. Вертикальные нагрузки от веса проводов контактной подвески.

в режиме максимального ветра и минимальной температуры:

, даН, (4.1)

где l – длина пролета (кривой участок пути), м.

в режиме гололеда с ветром:

,даН (4.2)

Таблица 4.2. Нормативные нагрузки от веса проводов контактной сети.

Нагрузки	Значения нагрузок на провода контактной сети для расчетных режимов, даН/м
гололеда с ветром	максимального ветра	минимальной температуры
от веса: 1).проводов контактной подвески 2).гололеда на проводах контактной подвески		----	----
от давления ветра: на несущий трос на контактный провод

1.2. Вертикальные нагрузки от веса консоли с учетом части веса фиксатора.

в режиме максимального ветра и минимальной температуры:

, даН (4.3)

в режиме гололеда с ветром:

, даН (4.4)

1.3. Горизонтальные нагрузки от давления ветра на провода контактной подвески.

, (4.5)

где р i: р нт, р кп.

в режиме максимального ветра и минимальной температуры:

, даН (4.6)

, даН (4.7)

в режиме гололеда с ветром:

, даН (4.8)

, даН (4.9)

1.4.Горизонтальные нагрузки от давления ветра на опору контактной сети.

в режиме максимального ветра:

, даН, (4.10)

где с х=0,7 – аэродинамический коэффициент лобового сопротивления для опоры контактной сети.

S_on-площадь диаметрального сечения опоры, S_on=3,46 м².

в режиме гололеда с ветром:

, даН (4.11)

1.5. Горизонтальные нагрузки от изменения направления провода на кривой.

, даН, (4.12)

где Н – натяжение несущего троса, контактного провода в заданном режиме.

для несущего троса:

в режиме максимального ветра:

, даН

в режиме минимальной температуры:

, даН

в режиме гололеда с ветром:

, даН

для контактного провода:

, даН

Натяжение контактного провода для всех режимов остаётся постоянным, т.к. его анкеровка регулируемая.

Данные расчетов сводим в таблицу 4.3.

Таблица 4.3.Нормативные нагрузки, действующие на опору контактной сети.

Расчетный режим	Нормативные нагрузки, даН
		Р нт	Р тиз	Р кп	Р киз	Р оп
максимального ветра
гололеда с ветром
минимальной температуры			----		----		----

2. Расчет изгибающего момента относительно условного обреза фундамента.

2.1. Для опоры, расположенной на внешней стороне кривой при наиболее неблагоприятном направлении ветра (к полю):

в режиме максимального ветра:

(4.13)

в режиме гололеда с ветром:

(4.14)

в режиме минимальной температуры:

(4.15)

Изгибающий момент на внутренней стороне кривой

ветер к пути:

в режиме максимального ветра:

(4.16)

в режиме гололеда с ветром:

(4.17)

в режиме минимальной температуры:

(4.18)

ветер к полю:

в режиме максимального ветра:

(4.19)

в режиме гололеда с ветром:

(4.20)

в режиме минимальной температуры:

(4.21)

По наибольшему изгибающему моменту выбираем опору контактной сети, пользуясь таблицей 4.4.

Таблица 4.4 Основные характеристики опор контактной сети типа С, СО, СС

Обозначение несущей спо­собности стоек	Марка стоек	Нормативный изгибающий момент	Количество проволок при диа­метре, мм	Диаметр стержней, мм
	С108.6-1 СО 108.6-1	44 (4,5)
	С108.6-2 СО108.6-2 СС 108.6-2	59 (6,0)
	С 108.6-3 СО108.6-3 СС108.6-3	79 (8,0)
	С 108.7-4 СО 108.7-4 СС 108.7-4	98(10,0)	—
	С136.6-1 СО13.6-1 СС136.6-1	44 (4,5)
	С136.6-2 С0136.6-2 СС136.6-2	59 (6,0)
	С136.6-3 С0136.6-3 СС136.6-3	79 (8,0)
	С 136.7-4 СО136.7-4 СС136.7-4	98(10,0)	—
	С156.6-5 СС156.6-5	49 (5,0)
	С156.6-6 СС156.6-6	66 (6,7)
	С156.6-7 СС156.6-7	88 (9,0)
	С156.7-8 СС156.7-8	111 (11,3)	—

3. Сделать вывод по выполненному занятию.

Контрольные вопросы:

1. Почему для выбора типа опоры контактной сети выбирают наиболее неблагоприятные условия её расположения?

2. Какие нагрузки воспринимают опоры контактной сети?

3. Какие опоры при выборе являются наиболее преимущественными?

4. В каких случаях применяются металлические опоры контактной сети?

5. Почему металлические опоры контактной сети применяют только для опор гибких поперечин и опор питающих линий в местах их подключения?

6. Исходя из каких условий выбирают высоту опоры контактной сети?