14.5. Порядок расчета проводов

Конечной целью расчета проводов является определение их на­тяжений и стрел провеса при различных температурах для построе­ния монтажных кривых и составления монтажных таблиц. При рас­чете определяют натяжения проводов при режиме гололеда с ветром и режиме максимального ветра, которые необходимо знать для выбора нагрузок на опоры при этих режимах. Кроме того, иногда выявляют максимальную стрелу провеса проводов при гололеде (без ветра) или отклонение провода от вертикальной плоскости в какой-либо точке пролета при максимальном ветре. Натяжения провода определяют исходя из условия, что при исходном расчетном (наи­более тяжелом для провода) режиме натяжение провода будет рав­но его максимальному натяжению.

Поскольку провода и тросы контактной сети рассчитывают по методу допускаемых напряжений, максимальное допустимое на­тяжение провода Н_тах находят делением разрушающей нагрузки при растяжении Н на номинальный коэффициент запаса проч­ности к_у т.е.

где а — коэффициент, учитывающий разброс механических ха­рактеристик и условия скрутки проволоки (0,95 при числе прово­лок в проводе не более 37 и 0,90 — при числе проволок более 37);

σ_вр — временное сопротивление разрыву материала проволоки;

S — расчетная площадь поперечного сечения провода.

Разрушающие нагрузки проводов при растяжении и коэффи­циенты запаса прочности новых проводов приведены в главе 2. Номинальный коэффициент запаса прочности к₃ устанавливают в зависимости от материала и конструкции провода, а также требо­ваний надежности линий.

На участках линий с повышенными требованиями к надежнос­ти (например, в населенной местности, на мостах, при пересече­нии железнодорожных путей и т.д.), а также для уменьшения веса опорных устройств провода и тросы подвешивают с ослабленным натяжением, принимая коэффициент запаса прочности 3. Макси­мальное натяжение проводов и тросов не должно превышать наи­большие натяжения, на которые рассчитаны изоляторы и армату­ра контактной сети.

Физико-механические характеристики проводов и тросов мо­гут быть приняты по усредненным данным табл. 14.1 и 14.2.

Таблица 14.1

Физико-механические характеристики проводов и тросов

Материал, марка проводов и тросов	Плотность материала, г/см2	Модуль упругости £,ГПа	Температурный коэффициент линейного расширения, 1(Г °С	Временное сопротивление разрыву проволоки ств, МПа, не менее
Медные М	8,9	130	17	390
Бронзовые Бр	8,9	130	17	680
Биметаллические	8,25	175	13,3	750
сталемедные
ПБСМ
Алюминиевые А	2,75	63	23	150
А Стальные ПСО	7,85	200	12	550
Стальные ПС	8,0	200	12	650
Стальные тросы	8,0	200	12	1200

Таблица 14.2

Материал, марка и сечение проводов	Модуль упругости Е,ГПа	Температурный коэффициент линейного расширения, 10-6С
Сталеалюминиевые АС, АСКС, АСКП,
АСК сечением, мм2:
10 и более при соотношении	82,5	19,2
А : С = 6,0+0,25
70приА:С = 0,95	134	14,5
95 при А: С = 0,65	146	13,9
Сталеалюминиевые АС, АСКС, АСКП,
АСК сечением, мм2:
120 приА:С = 4,29+4,39	89	18,3
150 приА:С = 7,71н-8,04	77	19,8
185 приА:С=1,46	114	15,5

После того как выбран провод и установлено его максималь­ное допустимое натяжение, определяют расчетные нагрузки на провод для следующих расчетных режимов:

низшая температура t_min (ветра и гололеда нет);

гололед при ветре определенной скорости t_T = -5 °С;

ветер максимальной интенсивности t_B = +5 °С;

Если провод смонтирован на поворотных кронштейнах или на подвесных гирляндах изоляторов и анкерный участок провода состоит из неодинаковых по длине пролетов, рассчитывают экви-

валентный пролет t_э. Затем устанавливают исходный расчетный ре­жим, при котором провод в эксплуатации будет иметь максимально допустимое натяжение H_mах. Для этого находят длину критического пролета / , сравнивают его с эквивалентным, выявляют наиболее тя­желый режим и принимают его за исходный.

Установив исходный расчетный режим, для расчета уравнения состояния провода определяют постоянные коэффициенты А, В, С. При этом в выражение для коэффициента А подставляют значе­ния t₁, q₁ и H₁ = H_mах, соответствующие исходному расчетному режиму. Считают, что при монтаже провода дополнительных на­грузок от гололеда и ветра не бывает. Поэтому при расчетах натя­жения проводов при различных температурах в выражении для коэффициента В принимают q_x = g.

Подставляя различные значения Н_х, получают соответствую­щие значения t_x. Расчеты лучше всего начинать с Н_х = H_mах, что дает возможность выявить ошибки, допущенные при расчете кри­тического пролета и при подсчете коэффициентов А, В и С.

В том случае, когда исходным расчетным режимом является минимальная температура, при подстановке Н_х = #_тах должно по­лучиться t_x = t_min. Если это не получается, то при определении ко­эффициентов уравнения допущена ошибка.

Если расчетным режимом является один из режимов наиболь­шей добавочной нагрузки, то при подстановке Н_х = Н_мах должно быть t_x ниже t_min. Если это не получается, то при определении ко­эффициентов уравнения или при расчете критического пролета так­же допущена ошибка.

По полученным данным строят монтажную кривую Н_х (t_x) и по ней составляют монтажную таблицу.

Стрелы провеса провода для действительных пролетов, входящих в анкерный участок, находят по формуле . Полученные данные заносят в монтажную таблицу и строят монтаж­ные кривые f_x (t_x).

В том случае, когда исходный расчетный режим — минималь­ная температура, натяжение провода в режиме гололеда с ветром (Н_г) и натяжение в режиме максимального ветра (Н_в) проще всего определять подбором по формуле (14.1).

Величины с индексом 1 в этом уравнении следует отнести к ре­жиму минимальной температуры, а с индексом х — сначала к режи­му гололеда с ветром, а затем к режиму максимального ветра. Под­ставив вместо Н_х ожидаемое значение Н_г, находят t_x. Если оно оказалось равным t_r = -5 °С или отличается от него не более чем на 0,5 °С, то Н_г выбрано правильно, в противном случае задаются дру­гим значением Н_г и снова находят t_x. Если в этом случае t_x не оказа­лось равным t_T, действительное значение Н_г определяют линейной интерполяцией.

Для получения наиболее точного действительного значения Н_т (или Н_в) необходимо интерполяцией выбрать значение Н_г (или Н_в) такие, чтобы t_x получалось в одном случае несколько (на 3—5 °С) боль­ше, а в другом несколько меньше t_T = -5 °С (или /_в = +5 °С).