4. Расчетные нагрузки

1. Расчетная гололедная нагрузка на 1 м провода:

где - коэффициент надежности по ответственности, принят равным 1 [1, п. 2.5.55];

- региональный коэффициент, принят равным 1,1 [2, п. 2.5.55];

- коэффициент надежности по гололедной нагрузке, равный 1,3 [2, п. 2.5.55];

- коэффициент условий работы, равный 0,5 [2, п. 2.5.55];

Н/м

2. Удельная гололедная нагрузка:

Н/(м·мм2)

3. Расчетная ветровая нагрузка на 1 метр провод без гололеда:

где - коэффициент надежности по ответственности равен 1 [2, п. 2.5.54];

- региональный коэффициент, принят равным 1,1 [2, п. 2.5.54];

- коэффициент надежности по ветровой нагрузке, равный 1,6 [2, п. 2.5.54];

Н/м

4. Удельная ветровая нагрузка:

Н/(м·мм²)

5. Расчетная ветровая нагрузка на 1 метр провода с гололедом:

Н/м

6. Удельная ветровая нагрузка с гололедом:

Н/(м·мм²)

5. Результирующие нагрузки

1. Результирующая нагрузка от веса провода и веса гололеда:

Н/м

Н/(м·мм²)

2. Результирующая нагрузка на провод без гололеда от давления ветра:

3. Результирующая нагрузка на провод с гололедом от давления ветра:

Полученные результаты сведем в таблицу.

Таблица 3

Нагрузки, действующие на провод

Название	Нормативная	Расчетная	Удельная
Постоянно действующая нагрузка от собственной массы провода		5,429	0,38
Гололедная нагрузка, действующая на 1 м провода	12,485	8,927	0,062
Ветровая нагрузка, действующая на 1 м провода без гололеда перпендикулярно	8,803	15,49	0,108
проводу
Ветровая нагрузка, действующая на 1 м
провода с гололедом перпендикулярно	7,565	13,314	0,093
проводу
Результирующая нагрузка 1	-	14,356	0,1
Результирующая нагрузка 2	-	16,414	0,115
Результирующая нагрузка 3	-	19,58	0,137

Заключение по расчету нагрузок, действующих на провод: наи­большей нагрузкой является результирующая нагрузка на провод с го­лоледом от давления ветра.

4.3.6. Определение физико-механических характеристик провода

Согласно [2, табл. 2.5.8] для провода АС 120/27 с отношением

α = 19,8·10^-6 град^-1 – температурный коэффициент линейного удлинения

Е = 7,7 · 10⁴ Н/мм - модуль продольной упругости.

По [2, табл. 2.5.7] производим определение:

σ_нб = 153 Н/мм - механическое напряжение при воздействии на провод наибольшей удельной механической нагрузки;

σ_{__} = 153 Н/мм - механическое напряжение при воздействии на провод низшей температуры t;

σ_сэ = 102 Н/мм - механическое напряжение при воздействии на провод среднегодовой температуры t_сг.

Вариант 1

Исходные условия – возникновение наибольшей механической удельной нагрузки.

Определим, как измениться напряжение в проводе в зависимости от изменения длины пролета при возникновении наибольшей удельной нагрузки:

Н/мм²

Таким образом, среднеэксплуатационное механическое напряжение в проводе при условии возникновения наибольшей нагрузке будет изменяться в пределах от 42,438 Н/мм до 137,906 Н/мм .

Определим значение среднеэксплуатационного механического напряжения, решив неполное кубическое уравнение методом Ньютона :

Таблица 3

Результаты расчета уравнения состояния провода при условии возникновения наибольшей механической нагрузки, даН/мм²

Длина пролета	А	Б	№ итерации
100	127,27	46330	137,906	130,802	130,02	130,011
120	115,95	66710	130,011	121,695	120,562	120,54
140	102,581	90800	120,54	111,524	110,108	110,075
160	87,147	118600	110,075	100,799	99,242	99,199
180	69,654	150100	99,199	90,243	88,76	88,722
200	50,104	185300	88,722	80,661	79,48	79,455
220	28,496	224200	79,455	72,68	71,895	71,88
240	4,83	266900	71,88	66,509	66,039	66,03
260	-20,894	313200	66,03	61,877	61,613	61,612
280	-48,67	363200	61,612	58,423	58,276	58,276
300	-78,516	417000	58,276	55,817	55,733	55,733
320	-110,413	474400	55,733	53,806	53,756	53,756
340	-144,369	535600	53,756	52,23	52,199	52,199
360	-180,38	600400	52,199	50,965	50,946	50,946

Вариант 2

Исходные условия - действует низшая температура окружающей среды. Искомые условия - среднеэксплуатационные:

Таким образом, среднеэксплуатационное механическое напряжение при условии действия низшей температуры будет изменяться в пределах от 69,299 Н/мм² до 153 Н/мм²

Рассчитанные значения механического напряжения при длинах пролетов от 100 до 360 м представлены в табл. 5.

Таблица 5

Результаты расчета уравнения состояния провода при условии установившейся наинизшей температуры окружающей среды, даН/мм²

Длина пролета	А	Б	№ итерации
100	67,32	46330	62,299	82,516	76,383	75,476
120	66,45	66710	75,476	77,642	77,544	77,544
140	65,42	90800	77,544	79,811	79,711	79,711
160	64,233	118600	79,711	82,007	81,91	81,91
180	62,88	150100	81,91	84,192	84,102	84,101
200	61,38	185300	84,101	86,358	86,275	86,275
220	59,72	224200	86,275	88,48	88,406	88,406
240	57,9	266900	88,406	90,462	90,493	90,493
260	55,92	313200	90,493	92,575	92,514	92,514
280	53,78	363200	92,514	94,529	94,474	94,474
300	51,488	417000	94,474	96,429	96,38	96,38
320	49,034	474400	96,38	98,259	98,215	98,215
340	46,42	535600	98,215	100,03	99,99	99,99
360	43,651	600400	99,99	101,736	101,7	101,7

Рис. 2. Изменение напряжения в проводе при среднеэксплуатационных условиях в зависимости от длины пролета: 1 – значение напряжения рассчитаны при исходных климатических условиях наибольшей механической нагрузки; 2 – то же, но исходные условия соответствуют установившейся наинизшей температуре окружающей среды

Прямая σ_сэ = 102 Н/мм² пересекает зависимость напряжения в проводе от длинны пролета при наибольшей нагрузке в точке при длине пролета 157 м, а зависимость напряжения в проводе от длинны пролета при низшей температуре – при 360 м.

Так как первый пролет – мнимый, то существует только второй и третий критические пролеты.

l = 350 м > l_2к = 170 м, то расчетным режимом будет второй режим – режим наибольших нагрузок.