第11讲接触网施工计算课件.ppt

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1、接触网施工计算主讲人 董昭德西南交通大学电气工程学院2011.10,本讲主要内容11.1接触网施工计算的主要内容11.2 整体吊弦结构与制作安装11.3吊弦长度一般计算式及其误差分析11.4影响整体吊弦长度精确计算的因素分析11.5 基于抛物线假设的整体吊弦长度计算11.6软横跨预制计算11.7腕臂柱装配结构预制计算,第11讲 接触网施工计算,11.1接触网施工计算的主要内容 1 整体吊弦长度计算 2软横跨预制计算 3腕臂柱装配结构预制计算,第11讲 接触网施工计算,11.2整体吊弦长度计算1 结构,本讲吊弦仅指高速区段跨中整体吊弦和定位处的弹性吊弦；长度指承力索中心与接触线中心的理论距离，其

2、吊弦实际长度应考虑吊弦线夹和线索尺寸的修正。,第11讲 接触网施工计算,11.2整体吊弦长度计算,测量、计算、预配和安装一次到位；方法：承导超拉完成后，测量悬挂点承力索高度（精确到mm）；测量实际跨距（精确到cm）；精确计算补偿坠砣的实际重量，误差小于1%（保证张力误差）。承力索和接触线的单位自重采用实际重量。根据实际测量数据，利用计算软件自动生成“吊弦预配表”。依据该表在预配车间内完成吊弦线预张拉和吊弦制作。设备配备：下料台、电动液压钳及、各种压接模具、检验台等专用设备。误差：2mm（引进吊弦1.5mm），耐伸工作荷重不小于3.6kN。,2 制作与安装,第11讲 接触网施工计算,3 技术要求

3、,严格控制吊弦预制过程中的线长误差，零件偏差以及各种因素引起的累计误差；复检达标后，应对每根吊弦标注：锚段、跨距和安装序号，并以跨距为单位成捆打包。利用接触网作业车安装，对号入座，依次从悬挂点向跨距中间安装。吊弦间距采用吊弦间距测量仪按设计布置图测量，最大允许安装误差为50mm。采用力矩扳手紧固和检测螺栓力矩。严禁踩踏导线或给导线施加外力，线夹安装一次到位，以免产生冲击与振动。安装后，整体吊弦垂直，处于受力状态。注意事项！,11.2整体吊弦长度计算,第11讲 接触网施工计算,4 计算条件的假设,柔性架空接触网关于线索几何参数计算的理论都是建立在抛物线假设基础上的！即：,（1）线索两端固定，只承

4、受重力作用；（2）线索柔软，无刚性；（3）线索直径与其长度比可以不计，即细长比无穷大；（4）悬挂自重均匀分布。,11.2吊弦长度计算,第11讲 接触网施工计算,11.2吊弦长度计算,5 简易计算方法,T承力索额定张力,吊弦长度的基本计算式,关键是弛度、张力和结构高度的标准取值。,误差分析计算模型的设置计算因素的考虑参数本身发生变化,高速接触网中不能采用！,第11讲 接触网施工计算,（1）数学模型；（2）导线高度和结构高度；（3）悬挂类型；(4)吊弦间距及布置形式；（5）线索张力和弛度；（6）拉出值的大小和方向；（7）接触悬挂的单位质量；（8）曲线半径和外轨超高；（9）线路纵向坡度(竖曲线)；（

5、10）集中载荷；（11）吊弦线夹的几何尺寸；（12）施工和测量误差。,6 影响整体吊弦精确计算的因素分析,第11讲 接触网施工计算,11.2吊弦长度计算,（1）计算模型引起的误差 计算模型有：抛物线、双曲线，折线，索网找形法三大类；,6影响吊弦计算精度的原因分析,抛物线模型与双曲线模型的误差：,抛物线 双曲线,第11讲 接触网施工计算,11.2吊弦长度计算,造成张力差的因素1）补偿器阻力，包括由于传动效率损失形成的阻力和坠砣串总重量偏差。国内生产的铝合金大滑轮传动效率为 97%99%。补偿坠砣重量允许偏差按200 km/h的新验标规定为1%。2）各悬挂点摩擦抑制阻力f（1030N）。,（2）张

6、力变化引起的误差吊弦长度与弛度密切相关，弛度又受张力的影响。如果在计算中仅考虑为设计张力，由此引起吊弦长度计算误差。,第11讲 接触网施工计算,3）温度变化引起吊弦，定位器和平腕臂发生偏移产生抑制阻力；在高速接触网中，承力索和接触线通常采用同材质材料，承力索和接触线偏移量相当，吊弦偏移量很小，吊弦阻力可忽略不计。当采用不同材质的承、导线时，应考虑吊弦偏移造成的张力差。温度变化时，定位器和平腕臂也会发生偏移，悬挂和定位点两边的承力索和接触线张力产生差别。,造成张力差的因素,第11讲 接触网施工计算,张力差对整体吊弦计算的影响与对策,根据接触悬挂技术条件，有针对性计算安装温差较大情况时的直线段或曲

7、线段的张力差。各悬挂点的抑制阻力按国外相关资料每处为 1030 N，补偿器阻力为 1%3%额定张力，建议按5%控制。以中心锚结为中心点，张力差值按递增或递减规律平均分配到各跨距内，每跨承力索张力按照修正后的实际值进行计算i-表示从下锚柱开始到距中心锚结的跨距数，与下锚柱相邻的为第1跨。,第11讲 接触网施工计算,6整体吊弦的精确计算必须考虑的因素,(3)结构高度（变）；(4)线索弛度：接触线无弛度时承力索的弛度；接触线有弛度时承力索的弛度；接触线预弛度、接触线弛度；(5)悬挂情况：等高悬挂；不等高悬；直链或半斜链。,第11讲 接触网施工计算,（6）吊弦间距及布置形式,6整体吊弦的精确计算必须考

8、虑的因素,决定因素：接触线弛度接触网质量分布；接触线断线时能碰触到钢轨或地面。吊弦的布置形式：等距分布、对数分布、正弦分布、线性分布、指数分布等。实际应用多为等距分布。,第11讲 接触网施工计算,设曲线外轨超高为 h,轨距为 L,导高为 H,在这一横截面的等高导线上可找到一点 P，它离轨面的距离为PP,OO=H,设OP=b,可以得出以下结论：(1)当导线拉出值a在OP范围内,也即ab时,吊弦的长度应延长,(2)当拉出值在OP以外时，吊弦长度应缩短,BBC公司一般将拉出值控制在OP以内，这样最外端布置的吊弦长度改变量最小，往跨中方向吊弦长度改变量逐步增大。,(7)曲线外轨超高对吊弦长度的影响,第

9、11讲 接触网施工计算,接触线上的集中负载可按几何关系分摊到相邻吊弦上。承力索上的集中负载可按几何关系分配到支撑点上。,(8)集中荷载对吊弦计算的影响,1）采用高精度测量设备，减小测量、计算、预制误差。2）采用电算法，提高计算精度和速度。3）考虑诸如预留弛度、线路竖曲线、线路曲线半径、轨面超高、承力索与接触线的水平面的相对距离、集中负载等细节的影响，做到测量、计算、预制、安装各环节有序可控。,(9)测量误差对吊弦长度计算的影响与对策,第11讲 接触网施工计算,定位器的受力 定位器在承受接触线拉出值引起水平面内的侧向力的同时，还承受定位器自身的重量和部分接触线的重量。安装时，通过调整定位器的坡度

10、来保证定位器的轴线方向与这些力的合力方向重合，使高速运行时，定位点处不产生硬点。,(10)定位点对吊弦计算的影响,德国 高速接触网的定位管都不是水平安装，正定位管抬头，其坡度为20-150mm/m；反定位管低头，其坡度是-20-150mm/m。这样做的目的是为了加大定位器管和定位器之间的夹角，腕臂计算和预配时正（或负）定管的坡度一般选+（或-）20mm/m。,第11讲 接触网施工计算,(11)竖曲线形式常采用圆曲线，可以分为凸形和凹形两种；凸形的竖曲线的视距条件较差，应选择适当的半径以保证安全行车的需要。凹形的竖曲线，视距较好，但在离心力作用下车辆会产生增重，因此应选择适当的半径来控制离心力，

11、以保证行车的平顺和舒适。作用 缓和纵向变坡处行车动量变化所产生的冲击；与平曲线恰当组合，改善路面排水和行车视线诱导，增加舒适感；技术指标竖曲线半径和竖曲线长度；,第11讲 接触网施工计算,竖曲线半径、列车速度和离心加速度的关系可用下式来表示：式中：aS为竖曲线离心加速度(m/s2)；V 为列车速度(km/h)；Rs 为竖曲线半径(m)。,(11)竖曲线,第11讲 接触网施工计算,日本 以垂直加速度为0.5 m/s2 来决定最小竖曲线半径和行车速度；东海道新干线采用10 000 m（行车速度为252 km/h）；其余高速线路均采用15 000 m（行车速度为308 km/h）。法国 以垂直加速度

12、为0.45 m/s2来决定最小竖曲线半径和行车速度；TGV 东南线的竖曲线半径为25 000 m；TGV 大西洋线的竖曲线半径为16 000 m，行车速度300 km/h。中国 秦沈客运专线 以垂直加速度为0.35 m/s2决定最小竖曲线半径和行车速度；200 km/h 速度区段的竖曲线半径为15 000 m；300km/h 试验区段的竖曲线半径为20 000 m。,国内外竖曲线的设置标准,第11讲 接触网施工计算,为保证导线高度的一致性，使悬挂点与跨中的弹性尽量一致。计算吊弦长度时，凡位于竖曲线上的跨距，在凸地段范围内，按跨中预留负弛计算；在凹地段范围内，按跨中预留正弛度计算。总之 当接触网

13、跨距位于线路竖曲线区段时，应将其视为接触线的预留弛度，并根据竖曲线的方向、半径进行计算和修正吊弦长度。,吊弦长度计算对竖曲线的处理,第11讲 接触网施工计算,（1）等高悬挂吊弦长度基本计算式,7 简单链形悬挂整体吊弦长度预制计算,（2）设有预弛度的等高悬挂吊弦长度基本计算式,第11讲 接触网施工计算,11.2吊弦长度计算,（3）承力索不等高悬挂,接触线高度相等时的吊弦长度,计算方法和公式与等高悬挂相同，只需用悬挂点的实际高度,取代等高悬挂中的h即可。,7 简单链形悬挂整体吊弦长度预制计算,第11讲 接触网施工计算,（4）两定位点导高不等时的不等高悬挂的吊弦长度,其计算方法与（3）相同，只以h2

14、+G取代式中的h2，并加入 即可。经合并同类项，其计算式与(3)完全相同。,7 简单链形悬挂整体吊弦长度预制计算,第11讲 接触网施工计算,（5）有集中载荷吊弦长度,结论：有集中载荷的等高悬挂的吊弦长度，只需在原等高或不等高悬挂吊弦长度计算式中减去上式即可。,因集中荷载引起的承力索弛度的增加量,7 简单链形悬挂整体吊弦长度预制计算,第11讲 接触网施工计算,（6）直线区段拉出值对吊弦长度影响的修正,当拉出值不等时,当拉出值相等时,7 简单链形悬挂整体吊弦长度预制计算,第11讲 接触网施工计算,不考虑拉出值的影响，但因外轨超高引起接触线与线路中心偏移。从而引起吊弦长度增加，其增加量为：,（7）曲

15、线区段吊弦长度的修正,7 简单链形悬挂整体吊弦长度预制计算,第11讲 接触网施工计算,竖曲线圆心在线路下方取正，在上方取负，其增加量为：,（8）因竖曲线引起的吊弦长度的修正,以上方法的优缺点：能人工计算；没有考虑每点实际张力，仍以设计张力作为计算依据，在精度要求不是十分高的情况下可以满足实际需要；(3)不能解决弹性吊弦和弹性吊索的预制计算。,7 简单链形悬挂整体吊弦长度预制计算,第11讲 接触网施工计算,课间休息！,第11讲 接触网施工计算,1一般原则,11.3 软横跨预制计算,(1)只考虑支柱可能出现的最危险情况；(2)纵向悬挂及软横跨节点的垂直负荷由横向承力索承担；(3)纵向承力索的水平负

16、载由上部固定绳承担；(4)接触线的水平负载由下部固定绳承担；(5)假设所有水平负载均朝向一个方向，以便算出最大值状态；(6)软横跨跨越六股道或承受六组以上接触悬挂时采用双横承力索。,第11讲 接触网施工计算,11.3软横跨预制预制内容：确定横向承力索，上下定位绳及吊弦的长度，最短吊弦位置。(2)软横跨预制方法：图解法、实测法、抛物线法、负载模拟法、负载计算法。(3)中国采用的是负载计算法 以实际悬挂的标准形式为依据，以实际负载为计算条件，以安装后的受力状态为前提，由负载计算转化为结构尺寸计算的方法。,第11讲 接触网施工计算,11.3软横跨预制,(3)负载计算法的基本步骤,现场测量各实际参数；

17、确定并计算各类负载；确定最短吊弦位置；求横向承力索分段长度和总长；求上下部固定绳长度；结果校验。,第11讲 接触网施工计算,3 软横跨计算所需资料(1)气象资料：最大风速、覆冰厚度及风速、最低温度；(2)线路资料：股道数、股道间距、曲线半径、跨距；(3)线索资料：线材、截面积等；(4)软横跨节点形式及分布。,第11讲 接触网施工计算,11.3 软横跨预制计算,4 现场实测数据和计算数据,第11讲 接触网施工计算,11.3 软横跨预制计算,水平张力的求法,(1)求悬挂点的垂直负载(2)求横向承力索的最低点（试探法）(3)求横承力索的张力(4)求上下部固定绳的水平张力,横承力索受力状态图,第11讲

18、 接触网施工计算,(1)求悬挂点的垂直负载,为中心锚结或下锚支在该悬挂点产生的垂直负载,纵向接触悬挂分摊到该悬挂点上的垂直负载,软横跨线索分摊到该悬挂点的负载,左侧绝缘子,右侧绝缘子,注意：对于某一悬挂点的重量，应具体分析，并非每个悬挂点均有以上几项重量!,第11讲 接触网施工计算,(2)求横向承力索的最低点（试探法）,第11讲 接触网施工计算,(3)求横承力索的张力,第11讲 接触网施工计算,(4)求上下部固定绳的水平张力,第11讲 接触网施工计算,确定最短吊弦位置有两种方法：分界力法 试探法,分界力计算式,求出分界力Y后，可利用Y值的正、负来校验最低点的判定是否正确。当0YQK时，则原判定

19、正确；若YQK则说明最低点应向右移（需要重新验算）；若Y=0，该软横跨有两个最低点，除判定点外，其左边悬挂点也是最低点；若Y=QK，该软横跨有两个最低点，除判定点外，其右边悬挂点也是最低点。,第11讲 接触网施工计算,安装结构参数包括：各悬挂点吊弦长度、横向承力索分段长度、横向承力索总长度、上下部固定绳长度。求横承力索长度采用的是折线法，其必须的条件是a1、a2、m1、m2为已知条件。,求横向承力索分段长度和总长,第11讲 接触网施工计算,求横向承力索分段长度和总长,第11讲 接触网施工计算,各悬挂点吊弦长度计算,第11讲 接触网施工计算,横向承力索最低点左侧各吊弦长度为,横向承力索最低点右侧

20、各吊弦长度为,各悬挂点吊弦长度计算,第11讲 接触网施工计算,上部固定绳长度,下部固定绳长度,软横跨装配,选择平整场地，支好线盘，根据软横跨预配施工图、表，分段做好标记。线索不得有断股、交叉、折叠、硬弯、松散等缺陷。钢绞线回头的回头点必须在楔子中心线上，回头长度必须满足施工规范要求，绑扎工艺美观。在预制双横承力索时，应用3t导链平衡两条线索的张力，然后再安装双横承力索线夹和“V”型连板，确保安装后，两承力索受力平衡。预制完成后，再次复核软横跨的几何尺寸。,软横跨装配,软横跨安装前，首先校核预制的软横跨上标注的支柱号与现场支柱号是否一致；根据预配图，现场安装悬式绝缘子；先只安装横承力索及上部固定

21、绳，待车站纵向悬挂的承力索架设完成后，再行安装软横跨的下部固定绳。按计算高度安装软横跨固定角钢，在固定角钢上安装杵头杆和球形、角形垫块，安装好后，把滑轮组固定在支柱顶部、上部固定绳处（线路侧），下面连接到绝缘子串处，人工拉滑轮组把软横跨一端悬挂起来，把软横跨移至对面支柱下，再用同样方法把软横跨迅速拉起并固定好。由专人指挥进行绝缘子串对位。横向承力索和上、下固定绳施工完毕后，杵头杆在螺帽处外露2080mm。预应力混凝土软横跨支柱，花篮螺杆必须露扣，且螺杆间有可调间隙。,软横跨装配,软横跨装配,架空索预架。采用50mm2软钢丝绳，头部接一根牵引绳，人工抛投可完成穿线，由于占时少，可利用行车间隙于停

22、电后进行。悬吊软横跨。在一侧支柱上将软横跨挂于辅助索上，另一侧牵引，悬吊处数视软横跨结构重量确定，滑动采用滑轮。连接。由于横承力索基本上处于柔和状态，连接很轻松。连接完横承力索后，依次连接上、下部固定绳。,课间休息！,第11讲 接触网施工计算,11.3 腕臂柱装配结构预制计算,1 预制内容 计算和确定(1)平腕臂长度(2)斜腕臂长度(3)定位管长度(4)定位管安装位置,第11讲 接触网施工计算,11.3 腕臂柱装配结构预制计算,第11讲 接触网施工计算,2 预制内容所需基础数据(1)设计参数(2)测量参数(3)零部件几何尺寸,11.3 腕臂柱装配结构预制计算,第11讲 接触网施工计算,2 预制

23、内容所需基础数据(1)设计参数(2)测量参数(3)零部件几何尺寸,(1)设计参数 导高、拉出值、定位方式结构高度、外轨超高、曲线半径、缓和曲线长度和起点、锚段起点和终点公里标、支柱型号、定位器 型号和参数、跨距、弹性吊索长度、第一吊弦距定位点的距离。,11.3 腕臂柱装配结构预制计算,第11讲 接触网施工计算,2 预制内容所需基础数据(1)设计参数(2)测量参数(3)零部件几何尺寸,(2)测量参数支柱倾斜率、侧面限界、上下腕臂底座相对于低轨面的高度。,11.3 腕臂柱装配结构预制计算,第11讲 接触网施工计算,2 预制内容所需基础数据(1)设计参数(2)测量参数(3)零部件几何尺寸,(3)零部件几何尺寸腕臂底座、棒式绝缘子、套管单耳、双耳连接器、承力索底座、定位卡子、限位定位器、定位器、防风接线定位耳环等零部件的型号和几何尺寸。,11.3 腕臂柱装配结构预制计算,3 计算步骤计算定位点处接触线工作面的横坐标；计算承力索底座与平腕臂交点的横坐标；确定平腕臂与水平面的夹角；计算平腕 臂长度；计算斜腕臂长度确定斜腕臂与水平面的夹角；确定定位器与水平面的夹角；确定定位管与水平面的夹角；确定定位管在斜腕臂上的安装位置；确定定位管长度和定位支座在定位管上的安装位置,第11讲 接触网施工计算,注意事项：理论计算与实际下料的区别!,祝大家午安！,第11讲 接触网施工计算,