接触网--3-05 腕臂支柱负载计算.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 接触网负载计算及设计概述,第一节,气象条件及计算负载的确定,第二节 简单悬挂负载计算及安装曲线,第三节 链形悬挂负载计算及安装曲线,第四节 跨距及接触线风偏移的确定,第五节,腕臂支柱负载计算,第六节 软横跨负载计算,第七节 接触网平面设计,第八节 接触网机辅设计,四标题,习题,第五节,腕臂支柱负载计算,学习目标：,1,掌握支柱负载的确定方法；,2,掌握支柱容量的计算过程；,3,掌握支柱类型的选择方法。,主要内容：,概述,一、,支柱负载的确定,二、,支柱负载计算法,三、,支柱负载计算及其容量选择,第五节 腕臂支柱负载计算,概述,支柱负载是指支柱在工作状态下，支柱上所承受的垂直负载和水平负载的统称。支柱负载越大，支柱基底面处所受的弯矩也越大。支柱的负载计算，就是计算基底面处可能出现的最大弯矩值。我们通常所说的支柱容量，是指支柱本身能承受的最大许可弯矩值。支柱容量的大小，说明了该支柱承载能力的大小，取决于支柱的自身结构。,支柱的最大弯矩，除了与支柱所在的位置、支柱类型、接触悬挂类型、线索悬挂高度、支柱跨距及支柱侧面限界有关外，还与计算气象条件有直接关系，最大弯矩可能出现在最大风速、最大附加负载（覆冰）或最低温度的时候。计算最大弯矩时，一般应对三种气象条件进行计算，取其中最大值作为选择支柱容量的依据。一般来说，支柱的最大计算弯矩多发生在最大风速及最大冰负载时。,支柱承受的负载按其方向可分为垂直和水平负载。,第五节 腕臂支柱负载计算,一、,支柱负载的确定,1.,垂直,负载,2.,水平,负载,3.,曲线上线索改变方向产生的,水平负载,4.,直线上接触线之字值形成的,水平分力,5.,下锚支线索改变方向产生的,水平力,直线,区段,曲线,区段,第五节 腕臂支柱负载计算,一、支柱负载的确定,1.,垂直,负载,接触悬挂自重负载。,包括：接触线、承力索、吊弦的自重负载，在覆冰时 ，还应该包括覆冰负载，即：,式中：,悬挂数目；,链型悬挂单位长度自重负载（,kN/m,）；,链型悬挂单位长度覆冰负载（,kN/m,）；,跨距长度，一般选最大允许跨距。,悬挂结构自重。,包括：腕臂、绝缘子、定位装置及其连接零件的重量，用符号 表示；覆冰时还应包括悬挂结构冰重，用 表示。,第五节 腕臂支柱负载计算,一、支柱负载的确定,2.,水平,负载,支柱风负载,支柱本身的风负载可由下式求出：,接触悬挂传给支柱的风负载,接触悬挂传给支柱的风负载包括：接触线风负载 和承力索的风负载 ，当支柱承担附加导线（如回流线、供电线等）时，还应包括附加导线的风负载 。可以用如下公式计算得到：,式中：,风载体形系数；,风速（,m/s,）；,受风面积（）。,式中：,线索所受的风载,风速不均匀系数,风载体形系数,线索直径，接触线取平均直径,跨距中线索的长度,最大风速,第五节 腕臂支柱负载计算,一、支柱负载的确定,3.,曲线上线索改变方向产生的,水平负载,在曲线区段，线索布置呈折线状，在支柱定位点处，因线索改变方向而产生的向曲线内侧的水平分力，通常称为曲线力，以符号 表示，接触线在曲线区段的受力分析如图,3-14,所示。,从图上看出 则：,由于 ，所以：,当定位点两侧跨距不等时,取平均值：,则,（,3-58,）,（,3-57,）,第五节 腕臂支柱负载计算,一、支柱负载的确定,4.,直线上接触线之字值形成的,水平分力,在直线上，接触线呈“之”字形布置，对支柱定位点处产生的水平分力 ，简称为“之”字力，“之”字力分析如图,3-15,所示。,则对支柱形成的之字力为：,（,3-59,）,应当指出的是，上述计算是按照半斜链型悬挂计算的结果。目前，我国电气化铁道在直线区段开始采用直链型悬挂形式，采用直链型悬挂时，之字力的计算应该考虑承力索的之字力。,第五节 腕臂支柱负载计算,一、支柱负载的确定,5.,下锚支线索改变方向产生的水平力,具体内容：,直线区段,曲线区段,概念：,当线索下锚时，下锚支线索由于改变方向对转换柱产生的水平分力，以符号 表示。,分类：,直线区段；曲线区段；锚柱与转换柱在线路同侧；锚柱与转换柱在异侧；绝缘锚段关节；非绝缘锚段关节；,特点：,下锚分力的计算方法和大小都不相同。,第五节 腕臂支柱负载计算,一、支柱负载的确定,直线区段,图,3-16,直线下锚力分析,1,接触线工作支,2,线索下锚支,3,异侧下锚,因为直线区段上 很大，值相对很小，其锚支水平分力的大小可以用求之字水平力的方法确定，即：,第五节 腕臂支柱负载计算,一、支柱负载的确定,直线区段,若为同侧下锚，转换柱所受的下锚水平分力为：,若为异侧下锚，转换支柱所受的下锚水平力为：,对于非绝缘转换柱,对于绝缘转换柱,式中，的值根据锚段关节的类型确定。,式中：,支柱侧面限界（,m,）；,锚柱地面处宽度（,m,）。,第五节 腕臂支柱负载计算,一、支柱负载的确定,曲线区段,图,3-17,曲线区段下锚力分析,为转换柱左侧和右侧工作支的曲线分力，为转换柱左侧下锚支的曲线分力，为转换柱右侧下锚支因曲线下锚所产生的水平分力。另外还要附加两接触悬挂的水平风负载，它们均为转换柱上的水平负载。,第五节 腕臂支柱负载计算,一、支柱负载的确定,曲线区段,非绝缘（与绝缘）转换柱工作支曲线力计算,对于,非绝缘转换柱,，其工作支曲线力与一般中间柱曲线力的计算方法相同，即：,承力索工作支曲线力：,接触线工作支曲线力：,绝缘转换柱,工作支曲线力的计算方法同曲线力计算。,承力索工作支曲线力：,接触线工作支曲线力：,式中：,承力索张力,接触线张力,曲线半径；,平均跨距。,第五节 腕臂支柱负载计算,一、支柱负载的确定,曲线区段,非绝缘（与绝缘）转换柱下锚支左侧曲线力计算,对于,非绝缘转换柱,，其下锚支左侧曲线力的计算方法如下：,承力索非工作支曲线力：,接触线非工作支曲线力：,绝缘转换柱,其下锚支左侧曲线力的计算方法如下：,承力索非工作支曲线力：,接触线非工作支曲线力：,第五节 腕臂支柱负载计算,一、支柱负载的确定,曲线区段,对转换柱右侧下锚力分析如下,图,3-18,曲线偏斜距分析图,图中,B,点是非工作支在转换柱处的定位点，从图上可知：，所以：,则,即,第五节 腕臂支柱负载计算,一、支柱负载的确定,曲线区段,对转换柱右侧下锚力分析如下,图,3-19,曲线下锚力分析,第五节 腕臂支柱负载计算,一、支柱负载的确定,曲线区段,对转换柱右侧下锚力分析如下,在图,3-19,中为了分析问题的方便，我们忽略了转换柱定位点处拉出值的影响，所以：,整理后得：,（,3-64,）,其中,锚柱位于曲线外侧时：,锚柱位于曲线内侧时：,）。,当锚柱位于曲线内侧时取“”号，锚柱位于曲线外侧时取“”号。,第五节 腕臂支柱负载计算,一、支柱负载的确定,曲线区段,非绝缘转换柱立于曲外时下锚力的计算方法：,锚柱立在曲外并与相邻转换柱同侧时：,锚柱立在曲内并与相邻转换柱异侧时：,第五节 腕臂支柱负载计算,一、支柱负载的确定,曲线区段,非绝缘转换柱立在曲内时下锚力的计算方法为：,锚柱与转换柱同侧：,锚柱与转换柱异侧：,第五节 腕臂支柱负载计算,一、,支柱负载的确定,曲线区段,绝缘转换柱立在曲线外侧时下锚力的计算方法为：,锚柱与转换柱同侧：,锚柱与转换柱异侧：,第五节 腕臂支柱负载计算,二、支柱负载计算法,计算接触网支柱负载确定支柱容量，采用,校验计算法,。首先从标准支柱类型中选用一种，计算该柱上各力的大小，找出诸力对支柱地面中点处的力臂，求出力矩，合力矩之和即为所计算的支柱负载。用该值与预先选的支柱容量比较，当大于原选支柱容量时，原计算结果无效，应另选更高一级容量的标准支柱，重新按原过程进行计算。当小于原选支柱容量时，则原计算有效，计算结果满足条件。为节约投资，计算前应先从小容量支柱选起，不要造成浪费。,第五节 腕臂支柱负载计算,二、,支柱负载计算法,计算时应注意以下几点：,1,支持装置和接触悬挂重量可查阅“接触网设计手册”；,2,计算各类支柱负载时，各部分尺寸应尽量准确，以免误差过大；,3,对布置在曲线内侧的支柱进行计算时，应正确的选择风吹的方向，使计算结果是支柱处于最危险状态。以这种计算结果选用的支柱，在实际使用中更加安全可靠。,4,有特殊装配（如兼装吸流变压器等设备）和附加导线的支柱，应按其实际使用情况并参照接触网计算方法计算。,5,支柱的最大弯矩与气象条件有关，它可能出现在最大风速或最大覆冰时，应选择其中最大值，作为选支柱容量的计算依据。,第五节 腕臂支柱负载计算,三、支柱负载计算及其容量选择,1.,中间柱负载计算及容量选择,图,3,20,中间柱负载分析,返回,1,返回,2,第五节 腕臂支柱负载计算,三、支柱负载计算及其容量选择,1.,中间柱负载计算及容量选择,支柱地面以上的高度,接触线至地面的高度（）,接触线工作高度,承力索至地面的高度（）,接触悬挂结构高度,悬挂点至支柱中心线的水平距离,接触悬挂垂直负载，包括承力索、接触线及吊弦线夹的重量，覆冰时应包括冰重,接触悬挂支持装置垂直负载，覆冰时应包括冰重,图,3,20,中间柱负载分析,第五节 腕臂支柱负载计算,三、支柱负载计算及其容量选择,1.,中间柱负载计算及容量选择,附加导线悬挂点处垂直负载，覆冰时应包括冰重,附加导线肩架及悬挂零件的重量,附加导线悬挂点至支柱中心线的水平距离,支柱侧面限界,支柱地面以上本身承受的风负载,接触线的风负载,承力索的风负载,附加导线的风负载,承力索的曲线水平力,接触线的曲线水平力,附加导线的曲线水平力,接触线的“之”字力,图,3,20,中间柱负载分析,第五节 腕臂支柱负载计算,三、支柱负载计算及其容量选择,1.,中间柱负载计算及容量选择,（,1,）,直线区段支柱,一般以风从田野吹向线路侧为计算依据，支柱的力矩和由下式求出：,（,2,）,曲线区段曲外支柱,以风从田野吹向线路为计算依据，其合力矩为：,第五节 腕臂支柱负载计算,三、支柱负载计算及其容量选择,1.,中间柱负载计算及容量选择,（,3,）,曲线区段曲内支柱,风从田野吹向线路时的合力矩为：,风从线路吹向田野时的合力矩计算：,应取合力矩大的作为校验依据。,第五节 腕臂支柱负载计算,三、,支柱负载计算及其容量选择,2.,非绝缘转换柱负载计算,支柱同侧下锚承受的合力矩为：,支柱异侧下锚承受的合力矩为：,其中：,