Основные сведения о расчете и подборе опор контактной сети

Расчет опор. В инженерной практике приходится решать два вида задач во расчету опор контактной сети:

проектировать опоры, т. е. устанавливать их оптимальные размеры, сечения их элементов или арматуры в зависимости от действующих на опоры изгибающих моментов;

подбирать опоры, т. е. выбирать из серии запроектированных (ти­повых) опор такие, которые могут быть применены в конкретных усло­виях по своим геометрическим размерам и прочности (по изгибающим моментам).

Первую задану обычно решают при разработке типовых опор, вто­рую — ври трассировке- контактной сети.

В последние годы строительные конструкции рассчитывают мето­дом расчетных предельных состояний. Специфика этого метода заклю­чается в особом подходе к определению расчетных нагрузок и расчет­ных сопротивлений элементов конструкций. Усилия же, возникающие в конструкции, и ее перемещения определяют по упругой стадии, т. е. в предположении, что напряжения в конструкции не превышают пре­дела пропорциональности.

Предельными являются состояния, при которых конструкция или основания перестают удовлетворять предъявляемым к ним эксплуата­ционным требованиям. Требуемая надежность и необходимая гарантия от возникновения предельных состояний конструкций и оснований обе­спечиваются надлежащим учетом возможной минимальной прочно­сти материалов, возможных наибольших нагрузок и воздействий, ус­ловий и особенностей действительной работы конструкций и основа­ний, а также выбором расчетных схем. Различают три предельных состояния первое — по несущей способности, второе — по деформа­циям и перемещениям, третье — по образованию или раскрытию тре­щин.

Целью расчета по первому предельному состоянию является обес­печение несущей способности (прочности, устойчивости формы и поло­жения, выносливости — при переменных напряжениях) и ограничение развития чрезмерных пластических деформаций конструкций и осно­ваний в возможных неблагоприятных условиях их работы в период строительства и эксплуатации.

Расчет по второму предельному состоянию заключается в ограни­чении деформаций или перемещений (в том числе колебаний) конструк­ции и оснований в условиях нормальной эксплуатации.

В расчете по третьему предельному состоянию предусматривают недопущение или ограничение размера раскрытия трещин с тем, чтобы эксплуатация конструкций и оснований не была нарушена вследствие коррозии, местных повреждений и т.д.

Расчет конструкции и основания по первому предельному состоя­нию на прочность, по ограничению чрезмерных пластических деформа-

-186-

ций или на устойчивость форм и положения производят по упругой стадии работы материала на расчетные нагрузки, а -на выносливость по нормативным нагрузкам. Расчетные нагрузки получают умножением нормативных нагрузок на соответствующие коэффициенты пере­грузки.

Расчет конструкций и оснований по второму предельному состоя­нию выполняют также по упругой стадии работы материала на норма­тивные нагрузки. При этом определяют изменения прогиба опоры от действия временных нормативных нагрузок, добавляя нагрузки от из­менения натяжения проводов. Изменение упругого прогиба консоль­ных опор на уровне контактного провода (без учета поворота фунда­мента) не должно превышать 65 мм, а упругого прогиба вершины опор гибких поперечин должно быть не более '/І» ^их высоты.

Конструкции и основания по третьему предельному состоянию рас­считывают по расчетным или нормативным нагрузкам в зависимости от характера влияния на условия эксплуатации сооружений. Для рас­чета железобетонных опор учитывают сочетание постоянных (нор­мативных) нагрузок и временных климатических нагрузок годичной повторяемости, при этих нагрузках трещины в предварительно напря­женных элементах опор с проволочной арматурой не допускаются. Расчет по методу предельных состояний должен гарантировать недопу­щение предельных состояний конструкций за время эксплуатации.

Отличие метода расчета по предельным состояниям от применяв­шегося ранее метода расчета конструкций по допускаемым напряже­ниям заключается в том, что в новом методе вместо одного (общего) нормативного коэффициента запаса используют несколько коэффици­ентов:

коэффициент перегрузки п, учитывающий возможность превыше­ния фактической нагрузки (или уменьшения — когда это ухудшает условия работы конструкции) ее нормативного значения. Значения этого коэффициента различны для различных видов нагрузки. Напри­мер, для собственного веса проводов, деталей и конструкций контакт­ной сети принимают л -- 1,1 или 0,9. Для временных нагрузок, напри­мер при определении давления ветра на провода, покрытые гололедом, его принимают равным 1,4, а при определении расчетных гололедных нагрузок на одиночные провода — равным 2,0;

коэффициент однородности к„, учитывающий возможное отклоне­ние фактических показателей прочности материалов от их нормативных значений: например, для стали коэффициент однородности равен 0,9. Расчетная прочность (расчетное сопротивление) материала равна про­изведению нормативного сопротивления на коэффициент однородно­сти;

коэффициент условий работы т, учитывающий особые условия ра­боты конструкции (например, большую гибкость элементов, концент­рацию напряжений) и условность схем, применяемых при их расчете; например, при расчетах сжатых элементов решетки металлических опор при гибкости их более 60 коэффициент условий работы лриннма-

-187-

ют равным 0,8. Чем меньше значения коэффициента т, тем больше об­щий запас прочности конструкции.

Условие прочности (при расчете по первому предельному состоя­нию — по несущей способности) устанавливает, что максимально воз­можное усилие в элементе конструкции (подсчитанное от расчетных на­грузок, f. e. с учетом возможных перегрузок) должно быть меньше (или равно) минимальной несущей способности этого элемента, под­считанной с учетом возможного изменения прочности материала и ус­ловий работы конструкции. В общем виде расчет по первому предель­ному состоянию производят по формуле

Из приведенной формулы видно, что общий коэффициент запаса равен п/(к₀т). Например, При п = 1,4; к₀ = 0,9 и т = 0,8 коэффици­ент запаса равен 1,94.

Кроме указанных коэффициентов, применяют и другие, например коэффициент сочетаний, учитывающий то обстоятельство, что одновре­менное достижение всеми нагрузками (включая дополнительные и осо­бые нагрузки) их наибольших значений практически исключено.

Таким образом, в методе расчета конструкций по предельным со­стояниям коэффициент запаса устанавливают дифференцированно в зависимости от вида нагрузки, применяемого материала и условия ра­боты конструкции. Это позволяет, с одной стороны, снижать общий коэффициент запаса (и, следовательно, уменьшить стоимость конст­рукции) в тех случаях, когда нормативные нагрузки и нормативные со­противления материалов можно установить достаточно точно и когда условия работы конструкции хорошо изучены. С другой стороны, диф­ференцированные коэффициенты запаса позволяют обеспечить проч­ность конструкции в тех случаях, когда возможны значительные пре­вышения фактическими нагрузками их нормативных значений и боль­шие отклонения фактических сопротивлений материалов от норматив­ных, а также когда условия работы конструкции недостаточно изу­чены.

Подбор опор. Из типовых выбирают такие опоры, которые могут быть использованы в конкретных случаях по своей прочности и по ге­ометрическим размерам (высоте и размерам в плане). Поскольку мар­кировка применяемых типовых опор контактной сети выполнена по нормативным изгибающим моментам М^н, то опоры подбирают по дей­ствующим на опоры изгибающим моментам М^н_ф от нормативных на­грузок, подсчитанных для заданных условии установки опор по формулам гл. VI, для чего составляют расчетные схемы, на которых пока-

-188-

зывают нагрузки, действующие на опоры при соответствующих режи­мах, и все необходимые для проведения расчетов размеры.

Тип стойки консольной железобетонной опоры подбирают сравне­нием действующих на нее поперек пути нормативных изгибающих мо­ментов по графикам на рис. 116. Действующие моменты М^н_ф в расчет­ных сечениях опоры на уровне условного обреза фундамента и на уровне крепления пяты консоли не должны превышать нормативные мо­менты М^н, т. е. должно выполняться условие М^н_ф < М^н.

Расчетным режимом при подборе консольных и фиксирующих опор может быть:

ветер наибольшей интенсивности, действующий на провода, сво­бодные от гололеда или изморози;

наибольшая вертикальная нагрузка с учетом веса гололеда или из-за мороза при одновременном воздействии ветра на провода, покрытые гололедом или изморозью;

минимальная температура при отсутствии гололеда и ветра.

Нормативные нагрузки для заданных условий от веса проводов, гололеда на них и воздействия ветра на провода находят по формулам гл. VI, а нагрузки на опору от изменения направления (от излома) проводов — по формулам гл. XI. Поскольку направление ветра может быть любым, то при подборе опор его принимают таким, при котором изгибающие моменты от ветровых нагрузок на провода и опору в рас­четных сечениях получаются наибольшими. Равномерно распределен­ные нагрузки от веса консоли и кронштейна обычно заменяют сосредо­точенными нагрузками, приложенными соответственно в середине го­ризонтальной проекции консоли или кронштейна.

Нагрузку от давления ветра на опоры типов СКЦ и СКЦо считают приложенной от условного обреза фундамента на расстоянии 0,5 h_оп = 0,6-9,6=4,8 м и находят по формуле

-189-

Расчетным режимом подбора гибких поперечин, как правило, яв­ляется режим гололеда с ветром, при котором поперечный несущий трос имеет наибольшее натяжение. Расчетным сечением всегда является основание опоры. Опоры гибких поперечин подбирают по изгибаю­щим моментам относительно основания опоры от горизонтальных со­ставляющих Натяжений поперечного несущего троса Н_п, верхнего Н_фв и нижнего Н_фн фиксирующих тросов и нагрузки от давления вет­ра на опору Р_оп по формуле

При подборе опор гибких поперечин считают, что нагрузка от поперечного несущего троса приложена на вершине опоры h_n= 15 м или h_n = 20 м (для опор соответственно высотой 15 и 20 м), от верхнего фиксирующего троса — на высоте h_фв = 9,9 м, от нижнего фиксирующего троса — на высоте h_фн = 7,4 м или h_фн = 7,5 м (для опор высотой 20 м), от давления ветра на опору — на высоте 0,5 h_п т. е. h_оп = 0,5-15 = 7,5 м или h_оп = 0,5-20=10 м (для опор высотой 20 м).

Нагрузку от давления ветра на решетчатую опору гибкой попере­чины находят по формуле (109), в которую подставляют с_х = 1,4 и S_on =φ_оп S (здесь 5 — площадь поверхности стороны опоры, опре­деленная по ее наружному габариту, м², размеры опор см. в табл. 32; φ_оп = 0.5 / 0,6 - коэффициент, учитывающий заполнение стойками и раскосами площади поверхности стороны опоры, на которую воз­действует ветровая нагрузка).

Металлические опоры контактной сети подбирают по нормативным изгибающим моментам: Чтобы учесть в обобщенном виде изменчивость нагрузок в различных климатических районах и их сочетания, полу­ченные в результате расчетов, нормативные изгибающие моменты ум­ножают на коэффициент к, т. е. должно выполняться условие М^н_фк < М^н. Значения коэффициента к, принимаемые при подборе опор гиб­ких поперечин, приведены в табл. 33.

-190-

Полимерные опоры. Разработано два типа полимерных кон­сольных опор: первый тип —из трубы большого диаметра, второй тип — пирамидальная решетчатая из стеклопластиковых труб. Для изготовления опор используют как пустотелые трубы, так и запол­ненные пенополиуретаном.

Основной задачей механического расчета элементов и конструк­ций контактной сети, выполненных из полимерных материалов, является определение условий, при которых гарантируется безот­казная работа указанных элементов и конструкций в течение за­данного срока службы при различных режимах их нагружения при изменениях условий окружающей среды (температуры, влажности, загрязнения атмосферы и т. д.). в стадиях эксплуатации и ремонта.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Дата добавления: 2015-09-03