Расчет нагрузок на провода цепной подвески

Порядок выполнения работы.

1 Расчет нагрузок на главных путях станции

1.1 Расчет вертикальных нагрузок

К вертикальным нагрузкам относим вес проводов, вес гололеда, вес изоляторов, вес всей арматуры и определяем по формуле:

g = gнт + gкп + gс, кг/пог.м, (Л-1)

где gнт- вес несущего троса, кг/пог. м,

gкп- вес контактного провода, кг/пог.м,

gс- вес струн и зажимов, кг/пог.м,

Для данного контактного провода НлФ-100 принимаем

gкп = 0,89 кг/пог.м,(Л-1)

Для несущего троса ПБСМ-70 принимаем

gнт = 0,606 кг/пог.м, (Л-1)

При одном контактном проводе

gс = 0,05 кг/пог.м, (Л-1).

Полная вертикальная нагрузка на трос при отсутствии гололеда определяется по формуле

g = 0,89+0,606+0,05=1,546 кг/пог.м, (Л-1)

Вес гололеда на контактном проводе и несущем тросе определяем по формуле:

gгт = 0,0009*p* вр*(dт + вр), кг/пог.м, (Л-1)

где dт- диаметр троса, мм dт = 11 мм,

врт - расчетная стенка гололёда на тросе определяется по формуле:

врт = K’г* K”г* вн, мм, (Л-1)

где K’г- поправочный коэффициент который учитывает диаметр несущего троса, (Л-1);

K”г- коэффициент, учитывающий высоту насыпи на которой расположена подвеска, (Л-1);

вн- нормативная стенка гололеда, определяется по заданному району гололеда, (Л-1);

врт = 10*0,99*1= 9,9 мм

Определяем нагрузку от веса гололеда на несущий трос

gгт = 0,0009*3,14 *9,9*(11+9,9)= 0,85 кг/пог.м,

Нагрузка на контактный провод от веса гололеда определяется по формуле;

gгк = 0,0009*p* вк*( dк + вк), мм, (Л-1)

dк- диаметр контактного провода, определяется по формуле:

dк = , мм, (Л-1)

dк =

вк = 0,5*врт, мм, (Л-1)

где вк – расчетная стенка гололеда на контактном проводе

вк = 0,5*9,9= 4,95 мм

gгк = 0,0009*3,14*4,95 (12,3+4,95)=0.241 кг/пог.м,

Нагрузка гололеда на провода цепной подвески:

gг = gгт + gгк, кг/пог.м, (Л-1)

gг = 2,83+0,87 = 3,7 кг/пог.м,

1.2 К горизонтальным нагрузкам относим ветровые нагрузки и нагрузки от натяжения проводов и определяем для режима максимального ветра и для режима гололёда с ветром.

Режим максимального ветра:

Р = Сх*(Uр²*dт)/16000, кг/пог.м, (Л-1)

где Сх- аэродинамический коэффициент лобового сопротивления провода; Сх=1,25

Uр- расчетная скорость ветра определяется по формуле:

Uр = Uн *K’в, м/с, (Л-1)

где K’в- коэффициент учитывающий высоту насыпи , (Л-1)

Uн- нормативная скорость ветра берется в зависимости от региона, м/с

Uр = 36*1= 36 м/с

Р = 1,25(36²*11)/16000 = 1,11 кг/пог.м.

Режим гололеда с ветром;

Uг = 0,6*Uр, м/с, (Л-1)

Uг = 0,6*36=21,6 м/с

Р = Сх*Uг*(dт+2* врт)/16000, кг/пог.м. (Л-1)

Р = 1,25*(21,6²(11+2*9,9)/16000)=1,12 (Л-1)

1.3 Горизонтальные нагрузки на контактный провод

Режим максимального ветра:

Р = Сх*(Uр²*dк)/16000, кг/пог.м, (Л-1)

Р = 1,25*(36²*12,3)/16000 = 1,26 кг/пог.м,

Режим гололеда с ветром:

Р = Сх*Uг*(dк+2* вк)/16000, кг/пог.м. (Л-1)

Р = 1,25*21,6²*(12,3+2*4,95)/16000 = 0,8 кг/пог.м.

1.4. Определяем суммарные нагрузки на трос:

Режим максимального ветра

g_TUmax = √g_пров²+ Р_TUmax², кг/пог.м. (Л-1)

где g- вес проводов цепной подвески, кг/пог.м.

P_TUmax - нагрузка при максимальном ветре, кг/пог.м.

gт= √1,54²+1,11² = 1,89 кг/пог.м. (Л-1)

Режим гололеда с ветром:

g г = √(g+gг+к)²+P²_ГU , кг/пог.м, (Л-1)

где gг- нагрузка на трос от веса гололеда,

P_TU – нагрузка при гололеде с ветром

gг = √(1,54+0,58+0,24)² +(1,12)² = 2,61 кг/пог.м,

2. Расчет длин пролетов

1.Расчет длин пролетов на главных путях станции:

1.1 Для определение расчетного режима, при котором определяем длины пролетов сравнивая ветровые нагрузки на контактный провод в режиме максимального ветра и в режиме гололеда.

1.2 Длины пролетов определяем для режима максимального ветра.

Определяем длину пролета при условии, что Р_э = 0, по формуле:

L _max = 2*√К/P_к*(В _к доп.- Y_к + √ (В _к доп.- Y_к )² – а²), м, (Л-1),

где Y_к - прогиб опоры на уровне крепления контактного провода, м;

а- зигзаг контактного провода, м;

К- натяжение контактного провода, кг.

Для данного контактного провода – НлФ-100 принимаем К = 1000кг, (Л-1)

Зигзаг контактного провода принимаем а = 0,3,м (Л-1)

Прогиб опоры на уровне крепления Y_к = 0,02 м (Л-1)

L _max = 2*√1000 /1,26*(0,5- 0,02+ √ (0,5.- 0,02 )² – 0,3²) = 52,55 м,

1.3 Определяем нагрузки Р_э по формуле:

где Рк, Рт- ветровые нагрузки на контактный провод и несущий трос для расчётного режима, кг/пог.м;

Т-натяжение несущего троса, определяется по формуле;

Т = 0,8*Т _max кг, (Л-1);

где 80% берем при температуре равной -30 ⁰С

Т = 0,8*1600 = 1280, кг

L-длина пролёта при Рэ = 0, м;

h_и – высота гирлянды изоляторов в точке подвеса несущего троса принимается в зависимости от типа консоли, так как консоль изолированная

h_и = 0,16 м

q_т - результирующая нагрузка на трос для расчетного режима

Y_т- прогиб опоры на уровне крепления троса

Sср- длина электрической струны определяется по формуле

Sср = h – 0,115*g_пр*L²/Т₀

где h- конструктивная высота подвески по исходным данным

Т₀ натяжение троса при бес провесном положении контактного провода, определяется по формуле

Т₀ = 0,8*Т_max = 0,8*1600 = 1280, кг.

Sср = 1,8-0,115*1,54*52,55²/1280 = 1,42 м

1.4 Определяем окончательную длину пролета с Рэ по формуле:

L _max = 2*√К/(P_к –Рэ)*(В _к доп.- Y_к + √ (В _к доп.- Y_к )² – а²), м, (Л-1),

L _max = 2*√1000/(1,2+0,097)*(0,5.- 0,02 + √ (0,5.- 0,02 )² – 0,3²) = 55,94 м, ≈56 м