книги из ГПНТБ / Марков М.В. Линейные сооружения железнодорожной автоматики, телемеханики и связи учебник

Одновременное изменение напряжения в проводе от а до напря­ жения ах приведет к изменению длины провода за счет упругого удлинения. При этом его длина L x станет равной

Подставим в уравнение (19) значение L t из уравнения (18)

которое и называют уравнением состояния провода в пролете.

После подстановки в это уравнение известных величин оно при­

где А и В •— известные числовые значения, а ах •— искомое напря­ жение в проводе. Решение этого кубического уравнения аналити­ ческим путем достаточно сложно и поэтому для его решения исполь­ зуют метод подбора, т. е. подставляют в уравнение различные зна­ чения ох. Искомой величиной ах будет такая числовая величина,

при которой левая часть уравнения оу 4jбудет равна правой его части, т. е. В. х

60

Пример 6. В пролете длиной /, равной 50 м, подвешен стальной провод диаме­ тром 4 мм со стрелой провеса f — 44 см; при этом подвеска осуществлялась при тем­ пературе окружающего воздуха t = 20° С. Требуется определить напряжение растя­

шее напряжение при гололеде с ветром и при минимальной темпе­ ратуре окружающего воздуха.

При проведении расчета механической прочности 'проводов воз­ душных линий толщину стенки льда на проводе при гололеде выби­

Температуру окружающего воздуха при гололеде принимают рав­ ной •— 5° С. Расчетную минимальную и максимальную температуру окружающего воздуха при отсутствии гололеда выбирают в зависну мости, от температурной зоны, в которой проектируется постройка линии. Для первой зоны максимальную и минимальную темпера-? туру принимают равной +30 и •—55°-С, для второй +40 и •—40° С для третьей +60 и 20° С. За расчетную скорость ветра при голо­ леде принимают скорость ветра, равную 15 м/сек, а при отсутствии гололеда •—25 м/сек; при этом считают, что при минимальной и мак-

61

симальной температуре окружающего воздуха для данной темпера­ турной зоны скорость ветра равна нулю. Приведенные выше расчет­ ные метеорологические условия являются средними и обычно уточ­ няются при проектировании, строительства воздушной линии по данным расположенных в районе строительства метеорологических, станций.

Расчет механической прочности проводов линии связи и высоко­

мальной температуре и отсутствии гололеда и ветра допускают на­

Расчет проводов высоковольтно-сигнальных линий автоблоки­ ровки производят исходя из условия, чтобы запас прочности в них при самых неблагоприятных метеорологических условиях был ра­ вен 2,5; для стальных проводов допускаемое напряжение растяжению будет при этом равно 360 : 2,5 = 144 МПа.

При подвеске на воздушных линиях связи и высоковольтно-сиг­ нальных линиях автоблокировки биметаллических (стале-медных) проводов им дают такие же стрелы провеса, как стальным и медным проводам. Предел прочности биметаллических стале-медных проводов примерно в 2 раза больше предела прочности стальных и медных про­ водов (см. табл. 4) и поэтому биметаллические провода будут при любых метеорологических условиях иметь больший запас прочности.

§ 24. Порядок проведения расчета механической прочности проводов

Расчету механической прочности проводов должен предшество­ вать выбор типа линии, устанавливаемый на основании сбора сведе­ ний о метеорологических условиях района, в котором предполагается строительство данной воздушной линии.

Для соответствующих выбранному типу линии метеорологиче­ ских условий (скорость ветра, толщина стенки льда на проводе) определяют расчетом значения удельных нагрузок в подвешиваемых проводах с учетом материала и диаметра этих, проводов.

62

При расчете механической прочности про­ водов связи, зная минимальную температуру (Cm) окружающего воздуха для температур­ ной зоны в районе строительства линии, можно в уравнении состояния провода в пролете положить, что t = tm[n и что допус­ каемое напряжение в проводе при мини­ мальной температуре <т/т ш равно допускае-

провода в пролете, следует рассчитать напряжение растяжения про­ вода во всем диапазоне температур данной температурной зоны (от tm{n до ?т а х ) с интервалом между расчетными точками порядка 10° С. Если напряжение в стальном проводе а7 превысит 245 МПа, то следует несколько уменьшить напряжение в проводе при минималь­ ной температуре и произвести повторный расчет напряжения в про­ воде при гололеде с ветром, а затем уже рассчитывать напряжения в проводе во всем диапазоне температур.

Зная напряжение в проводе при различных температурах и воспользовавшись формулой (16), определяют стрелы провеса про­ вода, соответствующие этим напряжениям, и затем строят график (рис. 52) монтажных стрел провеса, используемый при проведении работ по подвеске проводов.

Отличие расчета проводов высоковольтно-сигнальной линии авто­ блокировки заключается в том, что после выбора типа линии и опре­ деления удельных нагрузок провода приравнивают допускаемое

диаметром 4 мм, подвешиваемого на линии связи типа У с длиной пролета /, равной

63

с ветром

а, = 231 МЛа

и запас прочности в проводе при этих метеорологических условиях из уравнения (27) будет

°t

max

Методом подбора находим, что о"*ш а х = 34,8 МПа и, следовательно, из формулы_(16) стрела провеса при максимальной температуре будет

Учащимся рекомендуется, воспользовавшись данными примера, самостоятельно определить напряжение растяжения в проводе в ин­ тервале температур между tmax и tmin через 10° С, т. е. для температур, 30; 20; 10; 0; —10; —20; —30° С и по данным расчета построить гра­ фик монтажных стрел провеса от +40 до —40° С, аналогичный при­ мерному графику, приведенному на рис. 52.

64

длины опоры, выбора диаметра в вершине столбов деревянной опоры или соответствующего расчетным -условиям типа железобетонной опоры, а также в определении глубины закопки опоры в грунт.

При проведении расчета учитывают воздействие на опору гори­ зонтальных сил, возникающих от давления ветра на провода и тело опоры и от тяжения проводов на угловых и оконечных опорах, а также на усиленных опорах при одностороннем обрыве проводов. Учитываются также воздействующие на опору вертикальные силы, создаваемые силой тяжести самих опор, подвешенных на опорах про­ водов и установленной арматуры.

Действующие на опору силы особенно возрастают при гололеде за счет силы тяжести льда, образовавшегося на проводах и за счет

опоры напряжения изгиба, сжатия и растяжения. Задача расчета механической прочности опор и состоит в том, чтобы при заданных для того или иного района расчетных условиях напряжения, возни­ кающие в материале опоры, не превосходили допускаемых для этого материала величин.

При расчете механической прочности деревянных опор из сосны или ели допускаемые напряжения при изгибе о д о п . и з г , сжатии а д О П - с ж ,

При изготовлении деревянных опор из древесины других пород допускаемые напряжения для опор из этих пород получают умно­ жением допускаемых напряжений для сосны и ели на следующие коэффициенты:

§ 26. Определение длины опор

Выбор длины опор начинают с определения высоты ее надземной части. Высота надземной части опоры зависит от числа подвешивае­ мых на ней проводов и способа их подвески и от требуемого габарита

65

7 Т -

Рис. 53. К расчету высоты опор линий связи

проводов по отношению к земле с учетом их максимальной стрелы провеса.

Для воздушных линий связи при подвеске проводов на траверсах высоту надземной части Н0 опоры можно определить из формулы

надземной части опоры при подвеске проводов на крюках. При этом

ний провод, а за величину п следует принимать число крюков, рас­

где h0 •— расстояние от вершины опоры до точки закрепления ниж­ него высоковольтного провода, м; для одноцепных линий равно 0,725 м, а для двухцепных линий ••— 0,8 м;

f — максимальная стрела провеса высоковольтных проводов, м;

66

Устанавливаемая на опорах высоковольтно-сигнальной линии сигнальная траверза при определении высоты надземной части опоры, как это видно из формулы (29), не учитывается. Дело в том, что сигнальную траверсу устанавливают на расстоянии 2 м от ниж­ ней высоковольтной траверсы и поэтому габарит сигнальных про­ водов по отношению к земле всегда будет больше требуемого габа­ рита, который для перегонов равен 2,5 м, а для станций — 3,0 м.

После выбора высоты надземной части опоры Н0 линии связи или высоковольтно-сигнальной линии автоблокировки определяют об­ щую длину опоры Н с учетом глубины закопки h:

Глубина h закопки опоры зависит от высоты надземной части опоры, типа линии, числа подвешенных на опоре проводов и катего­ рии грунта, в котором ее устанавливают, и определяется расчетом {см. § 30). Для предварительного выбора общей длины опоры глу­ бину закопки ее берут равной 1 / 6 от общей длины. По полученной расчетом общей длине опоры выбирают подходящий ближайший стандартный размер деревянного столба или стойки железобетонной опоры и затем вносят поправку в высоту надземной части опоры Н0, определенную по формулам (28) или (29).

§ 27. Определение сил, действующих на промежуточную опору

При исправном состоянии линии, когда провода не оборваны, промежуточная опора не испытывает нагрузок от тяжения проводов, так как силы тяжения действуют вдоль линии в противоположные стороны и взаимно уравновешиваются. Поэтому при расчете проме­ жуточной опоры, который производят для исправного состояния линии, учитывают только силы, возникающие от давления ветра на провода, подвешенные на опоре, а также на надземную часть опоры и на установленную на ней арматуру (траверсы, изоляторы). При этом результирующая сила от давления ветра на провода (при голо­ леде покрытые льдом) передается опоре от двух смежных с ней полу­ пролетов. Расчет проводят в предположении, что направление ветра перпендикулярно направлению линии.

Как показывают расчеты, сила давления ветра на надземную часть опоры и установленную на ней арматуру обычно составляет не более 10% от силы давления ветра на провода. Поэтому для упрощения рас­ четов можно не определять эту силу, а учесть ее действие на опору введением коэффициента 1,1 в расчетную формулу силы давления ветра на провода, подвешенные на опоре.

При определении силы давления ветра на провода воздушных линий, кроме этого коэффициента, в расчетную формулу обычно вводят коэффициент перегрузки, учитывающий возможные отклоне­ ния действительных нагрузок от нормативных; аэродинамический коэффициент, учитывающий форму поверхности, на которую дей-

67

проводов, то равнодействующая сила от давления ветра на все про­ вода при отсутствии гололеда и при гололеде соответственно будет равна

При проведении расчета механической прочности опоры необхо­ димо знать точку приложения к этой опоре равнодействующей силы Р, найденной из формул (33)—(36). Эту точку определяют из уравнения моментов всех действующих на опору сил относительно точки О

Если все провода, подвешенные на опоре, имеют одинаковый диа­ метр, и, следовательно, силы Р1г воздействующие на каждый провод, равны друг другу, то расстояние Нс от уровня закопки опоры до

68