李袁瞳
【摘 要】對于牽引供電接觸網(wǎng)而言,在軟橫跨預(yù)制過程中,預(yù)制計算的影響因素很多,若計算結(jié)果出現(xiàn)較大偏差,則會直接影響工程施工進(jìn)度及質(zhì)量。本文總結(jié)了負(fù)載計算法的優(yōu)越性,對軟橫跨的具體計算過程展開了分析,提出校驗方法,為電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性提供了保障。
【關(guān)鍵詞】負(fù)載計算法;供電接觸網(wǎng);軟橫跨;預(yù)制
1負(fù)載計算法的優(yōu)越性
對于電氣化鐵路工程而言,多股道站場因不能在各個股道之間搭建接觸網(wǎng)的支柱,而把橫向懸吊線索、定位線索固定于最外股道的兩個支柱,將觸網(wǎng)相關(guān)的定位裝置安裝于橫向懸吊線索與定位線索上,該結(jié)構(gòu)叫做接觸網(wǎng)的軟橫跨裝置。軟橫跨結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,分為股道兩旁接觸網(wǎng)支柱、上下部固定繩、懸掛于支柱的橫向承力索、連接部件的支撐定位設(shè)施等。軟橫跨結(jié)構(gòu)是我國電氣化鐵路中接觸網(wǎng)的重要構(gòu)成,表現(xiàn)了施工成本低、施工簡單、維護(hù)方便等優(yōu)越性。但是,橫跨預(yù)制是一項重要的施工工序,計算方法的選擇很關(guān)鍵。以往的軟橫跨預(yù)制在計算中,主要采用實測法、圖解法、拋物線法等,他們都具有較好的可操作性,缺陷是預(yù)配精度不是很理想。
負(fù)載計算法指的是預(yù)先假設(shè)一下軟橫跨安裝受力后的結(jié)構(gòu),充分地考慮各個節(jié)點的受力情況,借助相關(guān)的力學(xué)模型與理論,對懸掛負(fù)載計算法進(jìn)行轉(zhuǎn)型,變成結(jié)構(gòu)尺寸計算法。負(fù)載計算的方法彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法的缺陷,結(jié)合實測的數(shù)據(jù)與荷載情況,分別予以計算。這種方法規(guī)律性很強(qiáng),且與懸掛點的工作狀態(tài)幾乎等效。在展開繁瑣的計算工作中,也可對負(fù)載計算法進(jìn)行相關(guān)程序的編制,利用信息技術(shù)計算。軟橫跨結(jié)構(gòu)具體參見下圖:
2軟橫跨的計算過程
2.1荷載的確定
軟橫跨結(jié)構(gòu)復(fù)雜、型式多樣,為了適應(yīng)設(shè)計、施工及使用的統(tǒng)一原則,通常把常見幾種結(jié)構(gòu)的裝配結(jié)構(gòu)予以組合,形成軟橫跨的節(jié)點類型。軟橫跨的負(fù)載計算,指的是結(jié)合懸掛點的節(jié)點種類,及懸掛的承力索與接觸線的規(guī)格,對該節(jié)點的負(fù)載進(jìn)行確定。此外,還有吊弦及線夾、縱向接觸懸掛、橫向承力索、絕緣子、上下部的定位索自重負(fù)載。各個懸掛點的荷載影響因素主要有絕緣子的種類、承力索、接觸線的組合等,根據(jù)項目實際,有時選擇瓷質(zhì)盤狀的絕緣子,一般選擇復(fù)合型絕緣子,不同絕緣子自重差異較大。
2.2結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)定
在軟橫跨支柱投入施工過程中,施工誤差、地形差異等因素會對計算結(jié)果造成極大的影響。所以,工作人員需在組立支柱后,再進(jìn)行預(yù)制的計算,還要預(yù)先對施工現(xiàn)場予以實地測量,例如:股道間距、支柱側(cè)面限界及斜率、軌面到支柱基礎(chǔ)面的高差。詳情參見圖1,各個字母代表的含義如下:
CX1、CX2是支柱側(cè)面限界,左右兩旁支柱內(nèi)緣依次到相應(yīng)臨近線路中心的距離(m);
L是橫向跨距,軟橫跨橫到承力索兩個固定點之間的水平距離(m);
l1,l2橫向承力索的最低點到左右固定點的水平距離(m);
S1,S2正線軌面到支柱基礎(chǔ)面高差;
f1,f2橫向承力索的弛度,即橫向承力索兩個固定點到最低點的高差;? ak(k=1,2…n+1)——鄰近懸掛點的水平距離,a1=CX1+Hδ1,a2=CX2+Hδ2;
δ1,δ2是支柱調(diào)整傾斜度與結(jié)構(gòu)斜率二者的疊加值,即支柱安裝受力后內(nèi)緣相對懸掛點處鉛垂線的疊加斜率(mm/m)。
2.3橫向承力索的水平張力與最低懸掛點的計算
2.3.1最低點的假設(shè)
先假設(shè)預(yù)制計算軟橫跨需要一個最低點,且以此點為界限,將軟橫跨的跨越股道進(jìn)行劃分,為兩個部分(如圖1)。設(shè)最低點在第k股道,求第k股道的懸掛點依次到左右固定點的高差,即f1及f2值,
2.3.2計算子力矩
從假設(shè)的最低點位置分開,把兩旁各懸掛點負(fù)載依次對同側(cè)固定點取力矩值,則各固定點受力矩值叫做子力矩,用M1、M2表示。
2.3.3橫向承力索的水平力T和分界力Y
以上求出的子力矩M1,M2及相關(guān)各力,依次對固定點A、B求出力矩,經(jīng)過對相關(guān)公式的整理,得出
分界力Y可用于判定最低點位置正確與否。若假設(shè)的最低點位置正確,則有
若求出Y值為負(fù),則要把最低點向左移動;若Y>Qk,則要把最低點向右移動。對上述不同的計算結(jié)果,均應(yīng)重新假設(shè)最低點位置,再展開計算。以此類推,直至達(dá)到式(5)標(biāo)準(zhǔn),最低點位置才算適合。
除外,還有特殊情況發(fā)生,即Y=0時,該組的軟橫跨除了假設(shè)的最低點以外,另外的最低點在假設(shè)最低點的左側(cè);若Y=Qk,則軟橫跨也有兩個最低點,一個是假設(shè)的最低點,第二個是在假設(shè)的最低點右側(cè)。
2.4橫向承力索分段長度
已知al,a2…an+1,求橫向承力索的的各段長度,一定要求出各個鄰近懸掛節(jié)點的高差m1,m2,mn+1,然后再求各分段長度b1,b2,bn+l。
按照圖1所示的計算圖,根據(jù)靜力學(xué)的平衡方程原理,可得到左側(cè)的最低點。經(jīng)過一系列的推導(dǎo),可建立一個通用方程,求橫向承力索的各分段長度。橫向承力索的總長:
2.5懸掛點直吊線的長度
設(shè)Ck為最短的吊線長度,即Ck=Cmin,則最低點左側(cè)的各吊線長度:
最低點右側(cè)的各吊線長度:
2.6上下部定位索的長度
在對上、下部定位索長度進(jìn)行計算時,應(yīng)先分析懸掛改組軟橫跨的支柱種類,
即應(yīng)看是鋼柱,還是鋼筋混凝土支柱,如果軟橫跨被安裝在鋼柱上,還要計算上、下部定位索懸掛處的支柱寬度,具體根據(jù)以下計算公式:
上式中,HS1,HS2為左右側(cè)上部定位索的安裝高度(m);HX1,HX2為左右側(cè)下部定位索的安裝高度(m)。
3結(jié)果校驗
按照以上軟橫跨預(yù)制的計算法,假設(shè)現(xiàn)場實測輸入數(shù)值,結(jié)合各懸掛點的高差之和,依次與軟橫跨兩側(cè)最大尺度一致與否,對計算的正確性加以驗證,相關(guān)公式如下所示:
若 則表明計算結(jié)果是正確的。
結(jié)束語
總之,在牽引供電接觸網(wǎng)的軟橫跨預(yù)制過程中,主要應(yīng)用負(fù)載計算方法對軟橫跨的最低懸掛點具體的確定、橫向承力索的各分段長度及上下部定位索長度的計算公式進(jìn)行推導(dǎo),當(dāng)確定好各個結(jié)點的長度時,還要結(jié)合軟橫跨絕緣子與各個連接件的長度,對橫向承力索的鋼絲繩長度進(jìn)行確定,用此法預(yù)制軟橫跨,有利于確保項目工程一次性成形。
參考文獻(xiàn):
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(作者單位:中鐵三局集體電務(wù)工程有限公司)