Цель работы: научиться рассчитывать нагрузки, действующие на провода цепной контактной подвески, определять коэффициенты для расчета в различных режимах воздействия нагрузок.
Исходные данные: в качестве исходных данных выбирается тип цепной контактной подвески главных путей на станции по заданию к практической работе №1; типы ветрового и гололёдного районов согласно вариантам указаны в таблице 2.1.; нормативные значения толщины стенки гололёда и скорости ветра в таблицах 2.2.
Таблица 2.1. Типы ветрового и гололёдного районов.
| Номер варианта | Ветровой район | Гололёдный район |
| I | II | |
| II | I | |
| III | II | |
| IV | III | |
| V | II |
Таблица 2.2. Нормативные значения толщины стенки гололёда и скоростей ветра.
| Номер гололёдного или ветрового районов. | Нормативная толщина стенки гололёда, bH, мм. | Нормативная скорость ветра, м/с. | |
| Максимальная Vmax. | При гололёде Vг. | ||
| I | |||
| II | |||
| III | |||
| IV | |||
| V |
Краткие теоретические сведения:
Для контактной сети решающими являются нагрузки климатического характера: ветер, гололёд и температура воздуха, действующие в разных сочетаниях. Эти нагрузки имеют случайный характер: их расчётные значения за какой-либо период времени могут быть определены статистической обработкой данных наблюдений в районе электрифицированной линии.
Нагрузки, действующие на провода контактной сети, делятся на постоянные, кратковременные и особые.
К постоянным нагрузкам относятся: нагрузки от веса конструкций, веса проводов, веса и давления грунтов, горного давления.
К кратковременным нагрузкам относятся: ветровые нагрузки, гололёдные нагрузки, температурные климатические воздействия.
К особым нагрузкам относятся: сейсмические и взрывного воздействия; нагрузки, возникающие от повреждения конструкций и т.п.
Для установления расчётных климатических условий пользуются картами районирования территории России, для упрощённых расчётов варианты задаются преподавателем.
Нагрузка от веса проводов является равномерно распределённой вертикальной нагрузкой, которую можно определить, пользуясь справочной литературой.
Рекомендуемая величина нагрузки от струновых зажимов составляет 0,05 даН/м при одном контактном проводе.
Гололедная нагрузка вызывается гололёдом, представляющим собой слой плотного льда стекловидного строения с плотностью 900 кг/м3. Для расчётов принимаем, что гололёд выпадает цилиндрической формы с равномерной толщиной стенки льда, по воздействию нагрузка является вертикальной.
На толщину стенки гололёда на проводах оказывает влияние диаметр проводов. Поэтому при определении толщины стенки гололёда на проводах и тросах разных диаметров заданную толщину стенки гололёда умножают на коэффициент кг’.
На интенсивность гололёдных образований большое влияние оказывают высота расположения провода над поверхностью земли. Поэтому при расчёте толщины стенки гололёда на проводах, расположенных на насыпях, значение толщины стенки гололёда следует также умножить на поправочный коэффициент кг”.
Расчётную гололёдную нагрузку на провода контактной сети следует умножить на коэффициент перегрузки nг, учитывающий изменение гололёдной нагрузки в зависимости от рельефных условий расположения цепной контактной подвески.
Ветровые нагрузки на провода контактной сети зависят как от средней скорости ветра, так и от характера поверхности окружающей местности и высоты расположения проводов над землёй. В соответствии со строительными нормами и правилами «Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования» расчётную скорость ветра для заданных условий (высоты расположения проводов над поверхностью и шероховатости поверхности окружающей местности) определяют умножением нормативной скорости ветра на коэффициент кv, зависящий от высоты расположения проводов над поверхностью земли и от её шероховатости.
Ветровая нагрузка на провода цепной контактной подвески является горизонтальной нагрузкой.
Порядок выполнения практического занятия:
1.Выбрать нагрузки от собственного веса несущего троса и контактного провода.
Вес контактного провода g кп и вес несущего троса g нт определяется в зависимости от марки провода по таблицам (Л.2, с.18, т.1.5 или Л11 с.163, т.6.1.1, с.166, т.6.2.1, с.168,т.6.2.7).
Например, для несущего троса ПБСМ-70: g нт= 0,586 даН/м;для контактного провода МФ-85: g кп= 0,74 даН/м
2. Рассчитать нагрузку от собственного веса цепной контактной подвески.
g п= g нт+ n (g кп+ g c), даН/м, (2.1)
где g c= 0,05 даН/м – нагрузка от собственного веса струн и зажимов;
n =1 – число контактных проводов.
3. Рассчитать нагрузку на несущий трос от веса гололеда.
g гнт=n г 0,0009 
b 
(d+ b ), (2.2)
где n г- коэффициент перегрузки, учитывающий влияние высоты расположения провода над землёй на интенсивность гололедных образований (Л1, с 101).
n г'= 0,75 – для выемки глубиной более 6м;
n г"= 1,25 – для насыпи высотой более 5м.
n г = 1 – для станции, расположенной на нулевом месте.
B = к 'г к "г b н [мм] – расчетная толщина корки гололеда, (2.3)
где к 'г – коэффициент, учитывающий влияние диаметра НТ на толщину гололедных образований (Л.1, с.100);
к "г – коэффициент, учитывающий влияние высоты расположения контактного провода на толщину гололедных образований (на насыпи) (Л.1,с.100).
Расчётную толщину стенки гололёда с учётом поправочных коэффициентов допускается округлять до ближайшей целой цифры.
4. Рассчитать нагрузку на контактный провод от веса гололеда.
На контактных проводах расчётную толщину стенки гололёда устанавливают равной 50% толщины стенки, принятой для прочих проводов контактной сети, так как здесь учитывается уменьшение гололедообразования за счёт движения электропоездов и плавки гололёда (если таковая имеется).
g гкп= n г 0,0009 
(d ср+ 
), (2.4)
где d ср= 
– средний диаметр КП.
А и Н – ширина и высота сечения (соответственно) для контактного провода (Л2, с18, т.1.5 или Л11 с.163, т.6.1.1; с.166, т.6.2.1; с.168, т.6.2.7).
5. Рассчитать нагрузку от веса всех контактных проводов цепной контактной подвески, покрытых гололедом.
g гп = g п+ g гнт+ g гкп n (2.5)
6. Рассчитать ветровую нагрузку на несущий трос при максимальном ветре.
p нт =с х 
, даН/м, (2.6)
где с х=1,2 – аэродинамический коэффициент лобового сопротивления ветру, отнесённый к площади сечения провода (Л.1,с.105);
к v – коэффициент ветрового воздействия в зависимости от рельефа местности (Л.1, с.105, т.19);
7. Рассчитать ветровую нагрузку на контактный провод в режиме максимального ветра.
p кп = с х 
, даН/м, (2.7)
8. Рассчитать ветровую нагрузку на несущий трос, покрытый гололедом.
p гнт = с х 
(2.8)
12. Рассчитать ветровую нагрузку на контактный провод, покрытый гололедом.
pгкп= с х 
(2.9)
10. Рассчитать суммарную нагрузку на несущий трос при максимальном ветре.
Расчёт проводов на совместное действие вертикальных (масса проводов, гололед) и горизонтальных (давление ветра) нагрузок ведут по суммарным (результирующим) нагрузкам, определяемым геометрическим сложением вертикальных и горизонтальных нагрузок.
(2.10)
11. Рассчитать суммарную нагрузку на несущий трос в режиме гололеда с ветром.
(2.11)
12. Оформить отчёт. Сделать выводы по выполненному занятию.
Контрольные вопросы:
1.Для чего производят расчёт нагрузок, действующих на провода контактной сети?
2.Какие факторы влияют на изменение гололёдной нагрузки?
3.Что такое коэффициент перегрузки?
4.Почему на контактном проводе гололёдная нагрузка принимается в два раза меньше, чем на несущем тросе?
5.От чего зависит величина ветровой нагрузки на провода контактной сети?
6. Почему при расчёте ветровой нагрузки на контактный провод для расчёта принимают высоту сечения контактного провода?
Практическое занятие №3
