上跨橋處電氣化鐵路接觸網(wǎng)吊柱裝配負荷計算及應用

鄧小桃　王睿

【摘 要】接觸網(wǎng)工程中經(jīng)常遇到人行天橋或公路橋上跨鐵路的情況，如何做好接觸網(wǎng)在橋下的安裝，保證接觸網(wǎng)安全運行是接觸網(wǎng)工程中的一個重要環(huán)節(jié)，本文介紹上跨橋處吊柱接觸網(wǎng)中間柱裝配形式，供大家參考。

【關(guān)鍵詞】上跨橋；吊柱

1.問題提出

在接觸網(wǎng)工程中，經(jīng)常會遇到人行天橋或公路橋跨越鐵路的情況，一般來說，在條件允許的情況下，會盡可能避免在橋體的下方對接觸網(wǎng)定位安裝，但在條件受限時，就有必要考慮在橋體下面進行定位。如何在橋體的下方對接觸網(wǎng)進行定位，需要具體情況具體分析，本文介紹橋體下方吊柱中間柱裝配的計算、安裝，供大家參考。

2.實際情況分析

上跨橋的橋體下方安裝接觸網(wǎng)是在不得已的情況下才考慮的，因為橋是人員或車輛通行的通道，一方面，人員或車輛通過時，難免造成橋體的震動，對接觸網(wǎng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，另一方面，如果橋體保護接地狀態(tài)不良，當接觸網(wǎng)絕緣發(fā)生故障時，就有可能危及人員的人身安全。因此，接觸網(wǎng)設(shè)計時，一般盡量不考慮在橋體下方安裝接觸網(wǎng)，但當條件受限時，就有必要考慮此種方案。考慮此方案時，又必須滿足一定的凈空要求，即接觸網(wǎng)帶電部分距橋底距離不得小于最小絕緣距離，并且在保證接觸線不低于最低高度的前提下，接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)高度必須達到接觸網(wǎng)安裝要求，否則不得考慮此方案。

當考慮橋體下方安裝接觸網(wǎng)時，除了要滿足上述條件外，還應盡量避免橋下安裝轉(zhuǎn)換柱、中心柱或錨柱，以安裝中間柱為最佳方案。下面以橋下中間柱裝配為例，介紹其計算、安裝方法和注意事項。

3.橋下中間柱裝配形式確定與計算

3.1橋下中間柱腕臂裝配形式的確定

根據(jù)線路情況和接觸網(wǎng)布置情況，確定橋下安裝吊柱的位置，腕臂裝配形式（是正定位還是反定位），計算、確定平腕臂、斜腕臂和定位管長度，選擇相應的定位器等。

3.2根據(jù)選定的腕臂裝配形式，計算吊柱負荷

橋下接觸網(wǎng)吊柱負荷是指在吊柱在工作狀態(tài)下，吊柱所承受的垂直負荷和水平負荷的所產(chǎn)生力矩的總和。吊柱負荷越大，吊柱底座承受的彎矩就越大。吊柱負荷的計算，就是計算吊柱與橋底連接處螺栓可能出現(xiàn)的最大彎矩，并根據(jù)最大彎矩選擇相應容量的吊柱。

吊柱最大彎矩，除了與吊柱的側(cè)面限界、吊柱類型、接觸網(wǎng)懸掛形式、線索高度等因素有關(guān)外，還與計算的氣象條件有關(guān)，如最大風速、最大附加負載或最低溫度等，應該把可能出現(xiàn)的情況都考慮到，取其中最大值作為吊柱容量選擇的依據(jù)和吊柱底座基礎(chǔ)確定的依據(jù)。

3.2.1 根據(jù)腕臂裝配形式，對整個裝配做受力分析，以正定位裝配圖為例作分析，如圖1所示：吊柱腕臂受力分析圖，其中各參數(shù)分別為

L-吊柱長度（m）

X-承力索至橋底的垂直距離（m）

h-接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)高度（m）

Cx-承力索或接觸線懸掛點至吊柱中心線的距離（m）

Gc-承力索垂直負荷（包括覆冰重量，取最大覆冰）（N）

Gj-接觸線垂直負荷（包含覆冰重量，取最大覆冰）（N）

Gw-接觸懸掛支持裝置垂直負載（包含覆冰重量，取最大覆冰）（N）

P0-吊柱承受的風負載（N）

Pc-承力索承受的風負載（N）

Pzc-承力索的“之”字力（N）（這里按簡單直鏈形懸掛考慮）

Prc-承力索曲線水平力（N）

Pj-接觸線承受的風負載（N）

Pzj-接觸線的“之”字力（N）

Prj-接觸線曲線水平力（N）

3.2.2中間柱負荷計算

（1）直線正定位中間柱負荷計算。

按受力最不利的情況考慮，吊柱承受的力矩和按下式計算：

Mz=Gc·Z+Gj·Z+0.5Gw·Z+Pc·X+Pj·（H+X）-Pzc·X-Pzj·（H+X）

或Mz=Gc·Z+Gj·Z+0.5Gw·Z-Pc·X-Pj·（H+X）-Pzc·X-Pzj·（H+X）

兩計算結(jié)果的絕對值取大者：

（2）直線反定位中間柱負荷計算。

Mz=Gc·Z+Gj·Z+0.5Gw·Z+Pc·X+Pj·（H+X）+Pzc·X+Pzj·（H+X）

（3）曲線曲外正定位負荷計算。

Mq=Gc·Z+Gj·Z+0.5Gw·Z+Pc·X+Pj·（H+X）-Prc·X-Prj·（H+X）

或Mq=Gc·Z+Gj·Z+0.5Gw·Z-Pc·X-Pj·（H+X）-Prc·X-Prj·（H+X）

兩計算結(jié)果的絕對值取大者

（4）曲線曲內(nèi)反定位負荷計算。

Mn=Gc·Z+Gj·Z+0.5Gw·Z+Pc·X+Pj·（H+X）+Prc·X-Prj·（H+X）

3.3選擇吊柱并確定吊柱底座螺栓大小

（1）根據(jù)計算的力矩值，并在滿足所需安全系數(shù)條件下，選擇相應容量的吊柱。

（2）根據(jù)計算的力矩值，確定固定吊柱底座基礎(chǔ)的彎矩，從而確定橋底預埋螺栓的強度。

4.吊柱負荷計算應注意的問題

（1）吊柱負荷計算必須根據(jù)現(xiàn)場情況，先確定腕臂的裝配形式，是直線還是曲線，是正定位還是反定位，是直鏈形懸掛還是半斜鏈形懸掛，腕臂裝配形式不同，計算方法就不同。

（2）確定了懸掛形式后要做好受力分析，切記不得漏項，力的大小有的需根據(jù)現(xiàn)場情況計算或查閱資料，力的大小和方向必須按最不利的情況考慮。

（3）選取腕臂裝配結(jié)構(gòu)的各參數(shù)時，應盡量準確，避免誤差過大。

（4）反定位時，腕臂結(jié)構(gòu)、承力索和接觸網(wǎng)的重力產(chǎn)生的力矩方向和線索水平力產(chǎn)生的力矩方向一致，計算時風負載產(chǎn)生的力矩方向選擇與上述力矩方向一致。但對正定位來說，風負載的兩種方向必須都考慮到，因為正定位時，腕臂結(jié)構(gòu)、承力索和接觸網(wǎng)重力產(chǎn)生的力矩方向和線索水平力產(chǎn)生的力矩方向相反，兩者的合力矩方向只有通過兩者的差值才能反映出來，只有選取風負載力矩方向和上述差值方向一致時才是最不利的情況。

5.結(jié)束語

上述橋體下方腕臂裝配是針對中間柱腕臂裝配進行的分析和計算，如果橋體下方需要安裝轉(zhuǎn)換柱腕臂，其計算公式需另外推導，推導方法同上。

橋體下方安裝腕臂，除考慮腕臂結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性外，還必須考慮接觸網(wǎng)帶電部分與橋體接地體之間的絕緣距離，當絕緣距離不能滿足要求時，則必須采用其他的安裝方式或者取消橋下安裝的方案。 [科]

【參考文獻】

[1]于萬聚.《高速電氣化鐵道接觸網(wǎng)》成都：西南交通大學出版社，2003.