软横跨横向承力索水平张力计算及悬挂最低点确定

　第6 期 总第208 期 内 蒙 古 科 技 与 经 济 No . 6, the 208th issue 　2010年3 月 Inner Mongo lia Science T echnolo gy & Economy Mar . 2010 软横跨横向承力索水平张力计算及悬挂最低点确定 � 贾　锋 (呼和浩特铁路局 呼和供电段,内蒙古 呼和浩特　010000) 　　摘　要: 文章对软横跨结点类型计算的难点——横向承力索的水平张力及悬挂最低点的判定做了 进一步的分析推演,求算出准确的各结点数据,得出有一定规律性的结论, 可应用于软横跨的计算 中,提高机械化施工和运营维修的工效。 关键词:软横跨;水平张力;悬挂最低点; 铁路电气化 　　中图分类号: U 225　　文献标识码: A　　文章编号: 1007—6921( 2010) 06—0083—02 　　多股道接触悬挂通过横向线索悬挂在线路两侧 的柱上,这种装配方式称为软横跨。软横跨由站场线 路两侧支柱和悬挂在支柱上的横向承力索、上部定 位索及下部定位索、支持和连接它们的零件组成。其 中横向承力索是软横跨的主要构件,它承受各股道 纵向接触悬挂的全部垂直负载。我国电气化铁路上 目前采用的是绝缘式软横跨。绝缘式软横跨的优点 为:它的各条线索对地都是绝缘的,这样便于带电检 修。绝缘式软横跨的主要缺点是:主要承力部件—— 横向承力索需要通过绝缘子固定在支柱上, 这样横 向承力索因受力不平衡等故障所带来的危险性显然 要比定位索大得多。能够准确的计算分析出各结点 的受力情况, 将大大提高软横跨的施工和维护工效。 在电气化工程中, 针对软横跨的预制和计算,已经有 不少专家学者做过深刻的研究和探索,在此笔者仅 对软横跨结点类型计算的难点——横向承力索的水 平张力及悬挂最低点的判定做出一些思考和分析。 1　实测和确定软横跨结构参数 软横跨的结点类型计算中, 有很多已知数据是 需要实际测量确定的, 已知数据必须符合现场的实 际情况,否则,即使计算无误差也不能达到预期的目 的。因此, 测得准确的原始数据是十分重要的。假设 根据现场线路实际情况绘制的软横跨结构如图1所 示,在进行软横跨预制计算时,一般应具有以下的原 始结构尺寸数据: 图1　软横跨结构 cx1、cx2——侧面限界, 在正线轨面水平面内, 左 右侧支柱内缘分别至临近线路中心的距离( m )。 l——横向跨距, 指两支柱悬挂点(支柱顶端内 缘向下100mm 处,下同)间的水平距离( m )。 l 1、l2——不等高悬挂或不对称悬挂, 由横向承 力索最低点分别至两悬挂点的水平距离( m)。 �1、�2——支柱结构的斜率和调整倾斜度之和, 即安装后的支柱内缘(钢柱为外缘)相对于铅锤线的 总斜率( mm / m )。 d1、d2——偏移距离,即支柱结构的斜率和调整 倾斜率值所形成的偏移距离之和, 简称偏移距,其值 为d1= H�1、d2= H�2、d′1= Hs�1= Hs�2、(其中d′1、d2′为 在上部定位索处的偏移距离)。考虑到支柱受力后产 生的挠度和因基础返回而内倾,经验取值比一般计 算值偏小。 S1、S2——基础面至正线轨面的高差,即支柱底 面(钢筋混凝土支柱由地线孔至轨面)至轨面的垂直 距离,当支柱底面高出轨面时, S 为正值, 反之为负 值。 f 1、f2——横向承力索的驰度, 即由横向承力索 最低点分别至两悬挂点铅锤方向的距离,当为等高 悬挂时, f 1= f 2= fmax。 a1、a2、⋯、an——相邻悬挂点间的水平距离, 其 中a1= Cx 1+ H�1 , an+ 1= Cx2+ H�2。 2　确定横向承力索的水平张力及悬挂最低点 确定横向承力索悬挂最低点的位置,我们采取 求横向承力索分界力Y来确定横向承力索悬挂最低 点位置的方法。 2. 1　假设最低点 为了计算方便,必须先将欲计算的软横跨假定 一个最低点(一般奇数股道选中间股道) ,并以该假 定最低点为分界点, 将此软横跨的股道分为两部分, 如下图2所示。以此最低点所在股道设为第K 股道, 则低悬挂点和高悬挂点的水平驰度 f 1及 f 2 分别为: ·83· � 收稿日期: 2009- 12- 20 　总第208 期 　内 蒙 古 科 技 与 经 济 f 2= H- Hs±S2- Cmin- 100 式中: H——支柱露出基础面的高度( mm ) ; Hs——上部定位索至正线轨面的高度,大 站取7 850mm ,小站取7 250mm; S1、S2——基础面至正线轨面的高差, 即 支柱底面(钢筋混凝土支柱由地线孔至轨 面)至轨面的垂直距离, 当支柱底面高出 轨面时, S为正值,反之为负值。 Cmin——最短吊弦长度, 一般 4股道及以 下取400mm , 5～6股道取600mm, 7～8 股道取800mm。 图2　软横跨计算示意 2. 2　计算子力矩 所谓子力矩, 它是从假定的最低点分开,将两侧 股道悬挂负载分别对相应侧的悬挂点取力矩值,分 别用M 1 及M 2 示,如下图3所示。在M 1 中不包括 Q k 及Y的力矩值,在M 2中也不包括Q k 及( Q k- Y) 的力矩值,其计算公式为: M 1 = Q1a1 + Q 2( a1 + a2) + ⋯ + Q k- 1( a1 + a2 + ⋯ + a k- 1 ) = a1( Q1 + Q2 + ⋯ + Q k- 1) + a2( Q 2 + Q 3 + ⋯Qk+ 1) + ⋯ + ak- 1Qk- 1 即:M 1 = �k- 1 i= 1 Q ix i 其中: x 1= a1, x 2= a1+ a2,⋯, xi= a1+ a2+ ⋯+ ai M 2 = Q nan+ 1+ Q n- 1( an+ 1+ an) + ⋯+ Q k+ 1( an+ 1+ an+ ⋯+ ak+ 2 ) = an+ 1( Q n+ Q n+ 1+ ⋯+ Q k+ 1 ) + an ( Q n- 1+ ⋯ + Q k+ 1) + ⋯+ ak+ 2Q k+ 1 即: M 2= �n i= k+ 1 Q ixi+ 1 其中: x n+ 1= an+ 1, x n= an+ an+ 1,⋯, x i= ai+ ai+ 1+ ⋯+ an+ 1 图 3　软横跨分离体 2. 3　求横向承力索水平张力T 及分界力Y 从求得的子力矩M 1 及M 2连同其他各力分别对 悬挂点A 及悬挂点B求力矩,即 �MA = 0, �MB = 0 则　 T �f 1 + Y �l1 - M 1 = 0( �M A = 0) M 2 - T �f 2 - ( Qk - Y ) l 2 + Qkl 2 = 0( �MB = 0) 解之联立方程组得: T = M 2l1 + M 1l 2 f 1l2 + f 2l 1 Y = M 1f 2 - M 2f 1 f 1l2 + f 2l 1如果左边悬挂点 A 比右边悬挂点 B 高时, 则: Y = M 2f 1 - M 1f 2 f 1l2 + f 2l 1 Y 称之为分界力,可以利用Y 值来判断原先假 拟的最低点的位置是否正确, 若原先假拟的最低点 的位置是正确的,那么: 0≤Y≤Q k 若Y< 0, 则说明最低点应该向左移;若Y> Q k, 则说明最低点应该向右移。对于这两种结果都需要 在重新确定了最低点以后,再重新计算,以此类推, 直到找到最低点的合理位置。特殊地: � 若计算出的 Y 值为0,即Y= 0,则说明该组软横跨具有两个最低 点,分别为所选取的最低点及其左侧的点; � 若计算 出的Y 值等于Q k 时,则说明该组软横跨也具有两个 最低点,分别为所选取的最低点及其右侧的点。 实际软横跨结构安装尺寸中悬挂最低点的计算 可将实测数据带入上述公式依次计算, 依求算结果 判别,得出结论。 3　结束语 软横跨的预制计算, 就是软横跨结点安装尺寸 的计算。在各种尺寸计算中, 因结构复杂,涉及的因 素较多,情况千差万别,工程计算结果长期达不到理 想程度,给施工带来困难,成为接触网工程建设中的 关键问之一。站场软横跨的结点类型计算在接触 网施工和改造中十分重要。通过以上方法推理的结 果具有比较理想的准确度,不仅数据准确,而且有较 大的规律性。在大量计算时,也便于编制程序和使用 计算机。合理地解决软横跨各部结构尺寸的计算, 既 可以提高机械化施工的程度, 又可以节省调整时间, 既有利于安全, 又能大大提高施工效率和工程质量。 讨论中特别注意到内容的系统性和实用性,既有技 术性论述,又有理论性分析,做到理论和实践的结合 和统一。相信会对今后的工作有一定的帮助, 同时对 于加速铁路电气化的建设具有重要意义。 [参考文献] [ 1]　于万聚.高速电气化铁路接触网[ M ] .成都: 西 南交通大学出版社, 2003. [ 2]　李伟. 接触网[ M ] . 北京: 中国铁道出版社, 2000. [ 3]　张道俊,陶维富.接触网运营检修与管理[ M ] . 北京:中国铁道出版社, 2002. [ 4]　刘启明.最新电气化铁道接触网规划、设计、施 工实用全 [ M ] . 北京: 中国电力出版社, 2004. ·84·