接触网--3-05 腕臂支柱负载计算.ppt

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第五节 腕臂支柱负载计算腕臂支柱负载计算 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：主要内容：概述概述一、一、支柱负载的确定支柱负载的确定二、二、支柱负载计算法支柱负载计算法三、三、支柱负载计算及其容量选择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、一、支柱负载的确定支柱负载的确定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、一、支柱负载的确定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、二、支柱负载计算法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320 中间柱负载分析返回返回1 1返回返回2 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320 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320 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、三、支柱负载计算及其容量选择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：