ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕНОРМЫ

НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯКОНТАКТНОЙ СЕТИ

ВСН 141-90

Минтрансстрой

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГОСТРОИТЕЛЬСТВА СССР

МОСКВА 1992

Разработаны Всесоюзным ордена Октябрьской Революциинаучно-исследовательским институтом транспортного строительства (ЦНИИС)МИНТРАНССТРОЯ СССР (доктор техн. наук В.П. Шурыгин, кандидаты техн. наук А. П. Чучев, Л. Ф. Белов, А. А. Орел, В. Я.Кулага, Ф. Б. Глазман, Ю. С. Рягузов, А. И. Шелест; инженеры В. А. Балаш, В. В. Стыцюк),Трансэлектропроектом (инженеры В. Я. Новогрудскийи Г. Н. Брод), ЛИИЖТом (кандидат техн. наук Л. Л. Кудрявцев, инж. А. В.Котомкин), ВНИИЖТом (кандидат техн. наук. В. И. Подольский).

Внесены Всесоюзным ордена Октябрьской Революции научно-исследовательскиминститутом транспортного строительства.

Подготовлены к утверждению Главным научно-техническим управлениемМинтрансстроя СССР.

Свведением в действие «Норм проектирования контактной сети» ВСН 141-90утрачивают силу «Нормы проектирования конструкций контактной сети» ВСН 141-84.

Согласованы Главным управлением электрификации и электроснабжения МПС, Главнымуправлением проектирования и капитального строительства Минтрансстроя СССР.

Настоящие Нормы разработаныв развитие соответствующих глав II ч. СНиП с учетом переработки «Нормпроектирования конструкций контактной сети» ВСН 141-84 и научных исследований,выполненных в ЦНИИСе, ЛИИЖТе, МИИТе, ВНИИЖТе в 1985-1989 гг.

Нормы содержатосновные положения расчета конструкций контактной сети, включая правилапроектирования стальных и железобетонных опор, поддерживающих и фиксирующихустройств, фундаментов для опор, определения нагрузок, расчета длин пролетов,расчета контактных подвесок с дополнительной проверкой надежности, а такжеправила привязки типовых конструкций.

Содержание

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Данные нормыраспространяются на проектирование и расчет типовых и индивидуальныхконструкций контактной сети электрифицируемых железных дорог и ВЛ,подвешиваемых на опорах контактной сети, на расчеты длин пролетов и привязкутиповых конструкций в конкретных проектах электрифицируемых участков железныхдорог.

1.2. Проектированиестроительных конструкций контактной сети следует осуществлять с выполнениемтребований глав II ч. СНиП, а также стандартов СЭВ-СТСЭВ 384-78 «Надежностьстроительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету», СТСЭВ 3972-83 «Надежность строительных конструкций и оснований. Конструкциистальные. Основные положения и расчеты» и СТ СЭВ 1407-78 «Надежностьстроительных конструкций и оснований. Нагрузки и воздействия. Основныеположения».

Кроме этого,необходимо руководствоваться требованиями данных «Норм проектирования»,учитывающих специфические особенности работы контактной сети.

1.3. При проектированииконструкций контактной сети следует:

выполнять требования«Технических правил по экономному расходованию основных строительных материаловТП-101-81^*,М., 1985 г.;

применять экономичныепрофили проката и эффективные марки сталей (в т.ч. коррозионностойкие ивысокопрочные);

применять прогрессивныеконструкции (комбинированные из двух марок стали, предварительно напряженные,из высокопрочных пластмасс);

предусматриватьтехнологичность изготовления и монтажа конструкций, а также ихремонтопригодность в эксплуатации;

обеспечивать заданный срокработы конструкций в эксплуатации;

выполнять требованиягосударственных стандартов;

обеспечивать наименьшиеприведенные затраты на строительство и эксплуатацию.

1.4. При проектированииконтактной сети следует применять унифицированные значения ее параметров(габарита опор, длины пролета, длины анкерных участков, длины струн).

Для массовых конструкцийфундаментов, опор, поддерживающих, фиксирующих и анкеровочных устройствконтактной сети следует разрабатывать типовые проекты и до массового примененияв конкретных проектах проверять конструкции испытанием опытных образцов. Впроекте должны быть схемы испытаний и значения контрольных нагрузок для них.

1.5. Расчет конструкцийконтактной сети следует производить по методу предельных состояний.

Повторяемость климатическихнагрузок при расчете контактной сети следует принимать один раз в 10 лет.

1.6. Механический расчетпроводов выполняется методами статического расчета согласно указаниям главы3 данных норм. Длина пролета между опорами определяется методомдинамического расчета в соответствии с методикой, изложенной в обязательном приложении1.

1.7. Расчет опорных,поддерживающих и фиксирующих устройств контактной сети следует выполнять сучетом коэффициента надежности по назначению g_п = 0,95. На коэффициент g_п следует делить: предельныезначения несущей способности, расчетные значения сопротивлений, предельныезначения деформаций, раскрытия трещин или умножать: расчетные значениянагрузок, усилий или воздействий.

1.8. При расчете опорконтактной сети по деформациям (предельному состоянию второй группы) следуетопределить изменение прогиба опоры от воздействия временных нормативныхнагрузок, добавляя к ним нагрузки от изменения натяжения проводов. Изменениеупругого прогиба консольных опор на уровне контактного провода (без учетаповорота фундамента) не должно превышать ± 65 мм, а упругого прогиба вершиныопор гибких поперечин должно быть не более 1/150 их высоты.

1.9. Расчет железобетонных опорпо образованию или раскрытию трещин (вторая группа предельных состояний)следует осуществлять на сочетание постоянных нормативных нагрузок и временныхклиматических нагрузок годичной повторяемости: при этих нагрузках поперечныетрещины в предварительно напряженных опорах с проволочной арматурой недопускаются.

1.10. Привязку типовыхконструкций контактной сети в проектах электрифицируемых участков необходимовыполнять по расчетным нагрузкам; значения допустимых расчетных нагрузок должныбыть приведены в типовых проектах конструкций контактной сети. Железобетонныеопоры при привязке, кроме того, следует проверять по нагрузкам, допустимым пообразованию или раскрытию трещин, определяемым согласно указаниям п. 1.9 данных Норм.

2. НАГРУЗКИИ ВОЗДЕЙСТВИЯ

2.1. Нагрузки, действующие наконтактную сеть, подразделяются на постоянные и временные, а последние - накратковременные и особые.

2.2. К постоянным относятсяследующие нагрузки:

а) вес проводов, изоляторов,оборудования и арматуры контактной сети;

б) вес строительныхконструкций опорных, поддерживающих, фиксирующих и анкеровочных устройств;

в) вес грунта (при расчетефундаментов опор);

г) усилия от натяжения иизменения направления проводов некомпенсированных (при среднегодовойтемпературе) и компенсированных.

Среднегодовую температуруследует определять по указаниям СНиП по строительной климатологии и геофизике.

2.3. К кратковременный относятсянагрузки:

а) давление ветра напровода, тросы и другие конструкции контактной сети;

б) вес гололеда на проводах,поддерживающих и фиксирующих устройствах;

в) вес гололеда на настилахопор и на жестких поперечинах;

г) усилия от дополнительногонатяжения некомпенсированных проводов и изменения их направления приотклонениях минимальной температуры от среднегодовой;

д) вес монтера синструментом на проводах или конструкциях;

Примечание. При определении натяжения тросов гибких поперечинследует учитывать указания пп. 2.2 и 2.3 при определении среднегодовой температуры и отклонений отнее;

е) нагрузки, возникающие припогрузке, разгрузке, перевозке и монтаже конструкций;

ж) нагрузки, возникающие примонтаже проводов контактной сети.

2.4. К особым нагрузкам ивоздействиям относятся:

а) нагрузки, возникающие приобрыве проводов контактной сети;

б) сейсмические воздействия.

2.5. Расчет конструкцииконтактной сети необходимо производить на наиболее неблагоприятные сочетаниянагрузок, действующих одновременно в процессе строительства или эксплуатации.При этом необходимо рассматривать основные и особые сочетания нагрузок.

В основные сочетания входятпостоянные и возможные кратковременные нагрузки, наиболее существенно влияющиена напряженное состояние конструкции, например, постоянные нагрузки плюсвоздействие одной или нескольких кратковременных нагрузок - максимального дляданного района ветра, минимальной температуры при отсутствии гололеда и ветра,ветра на провода, покрытые гололедом, монтажных нагрузок при отсутствиигололеда, но при температуре минус 20 °С.

В особые сочетания входятвозможные в действительных условиях постоянные и временные нагрузки приодновременном действии нагрузок, возникающих при обрыве проводов контактнойсети или при сейсмических воздействиях.

2.6. Значения расчетныхнагрузок, необходимых для расчета конструкций контактной сети, следуетопределять путем умножения каждой из нагрузок на соответствующий ей коэффициентнадежности по нагрузке.

Постоянныенагрузки

2.7. Нагрузки от весапроводов, тросов, оборудования, деталей и конструкций контактной сетиопределяются по проектным данным, каталогам и справочным материалам.

Нормативную нагрузку от весапроводов, деталей и конструкций Q^н₁ Н_,, подвешиваемых на опорахконтактной сети определяют поформуле:

Q^н₁ = S(gl + Q_н + Q_Д),                                                                              (1)

где g - линейная нагрузка от весапровода или цепной подвески, Н/м; l - расчетная длина пролета,м; Q_н - нагрузка от изоляторов, Н; Q_Д - нагрузка от деталей, Н.

При определении нагрузки наопорные, поддерживающие или фиксирующие устройства расчетную длину пролетапринимают равной среднему арифметическому от длины двух пролетов, примыкающих крассчитываемой опоре.

2.8. Коэффициент надежностипо нагрузке для веса проводов деталей и конструкций контактной сети принимаютравным 1,1.

Если уменьшение постояннойнагрузки может ухудшить условия работыконструкций контактной сети, то коэффициент надежности по нагрузке следуетпринимать равным 0,9.

2.9. Коэффициент надежностипо нагрузке для натяжения компенсированных проводов и усилий, передаваемых отних на конструкции, нужно принимать равным 1,1.

Нагрузки в расчетном режиме,передаваемые на конструкции контактной сети от натяжения некомпенсированных проводов,определяют по уравнению состояния провода, принимая в исходном режименормативные значения нагрузок и соответствующие им натяжения провода. При этомследует учитывать требования пп. 2.17, 2.31, 2.35 и 2.41.

Ветровыенагрузки

2.10. При определенииветровой нагрузки для конкретных электрифицируемых участков следуетруководствоваться указаниями СНиП по определению нагрузок и воздействий.

Ветровую нагрузку следуетопределять как сумму средней и пульсационной составляющих.

2.11. Нормативное значениеветрового давления q_нз Па (скорости ветра v_нз м/с) определяют:

q_нз = К²_vq_o, v_нз = К_vv_o,                                                                              (2)

где q_o - нормативное значение парового давления, Па, принимаемое по табл. 1; v_o - нормативное значение скорости ветра, м/с,повторяемостью 1 раз в 10 лет на высоте 10 м над уровнем земли;  - коэффициент измененияветрового давления в зависимости от характера подстилающей поверхности и высотынасыпи (рис. 1); z -высота над поверхностью земли, м (рис.2); z_о - параметр шероховатости подстилающей поверхности,м, определяемый по табл. 2.

Таблица 1

Примечание. Для малоизученных районовскорость и давление ветра следует принимать на район выше.

Таблица 2

Примечания: 1. Сооружение считаетсярасположенным в местности данного типа, если эта местность сохраняется нарасстоянии: для местности по п. 2-250 м; по п. 3 - 200 м, по п. 4 - 100 м, поп. 5 - 50 м, по п. 6 - 50 м.

2. Дляместности по пп. 1 - 4 дано наименьшее значение параметра шероховатости дляусловий режима максимального ветра с учетом наличия снегового покрова. Эти жезначения параметра шероховатости принимают и при гололеде.

3. Значениепараметра шероховатости по п. 5 дано для случая, когда станционные постройкирасположены с обеих сторон железнодорожного пути не далее 50 м. В противномслучае его значение принимают для местности, лежащей с наветренной стороны станционныхпостроек

4. В случаях,когда местность не подходит под приведенную выше классификацию, можно приниматьпромежуточное значение параметра шероховатости.

5. Дляучастков контактной сети, проходящих по берегу озера, водоема, моря, если сдругой его стороны расположена отвесная стена гор, параметр шероховатостиследует принимать по п. 2.

Высотурасположения проводов контактной сети над подстилающей поверхностью дляучастков железной дороги с различным профилем следует определять в соответствиисо схемами рис. 2.

Для участков,расположенных в выемке глубиной 7 м и более, высоту z надподстилающей поверхностью следует принимать равной 3 м.

6. Прирасположении железнодорожной насыпи на местности с параметром шероховатости 0,5и 1 м высота расположения проводов контактной сети уменьшается на высотупрепятствия, т.е. становится равной (z -10) м. При этом значение параметра шероховатости подстилающей поверхностипринимают равным 0,15 м по п. 5 и 0,2 м - п. 6.

Рис. 1.Параметр шероховатости подстилающей поверхности z_о, м. Коэффициентизменения ветрового давления:

I - насыпь высотой 40м (z_м на рис. 2); II -нулевое место; III - выемка глубиной 5 м (z_в на рис. 2)

Рис. 2. Схемы расположения проводов контактной сети надподстилающей поверхностью

2.12. Нормативное значениесредней составляющей ветровой нагрузки Q^с_н Н на опорные, поддерживающие и фиксирующиеустройства контактной сети определяют по формуле:

Q^с_н = q_нзС_хF_к,                                                                                            (3)

где С_х- аэродинамический коэффициент, принимаемый по п.2 18 настоящих Норм и по обязательному приложению 4 СНиП 2.01.07-85 по нагрузкам и воздействиям;F_к - площадь конструкции или ее части по наружномугабариту, перпендикулярная направлению ветрового потока, м².

2.13. Нормативное значениепульсационной составляющей ветровой нагрузки на опорные, поддерживающие ификсирующие устройства Q^п_н Н определяют по формуле:

Q^п_н = 0,73×Q^с_н×v_п×m_п,                                                                                 (4)

где v_п×- коэффициентпространственной корреляции пульсации давления ветра, принимаемый по табл. 3; m_п - коэффициент пульсацийдавления ветра, принимаемый по рис. 3.

2.14. Нормативное значениесредней составляющей ветровой нагрузки Q^с_н×Н на провода и передаваемой спроводов на опорные, поддерживающие и фиксирующие устройства определяют поформуле:

Q^с_н×= a_нq_нвС_хF_к,                                                                                        (5)

где a_н - коэффициент, учитывающийнеравномерность давлений ветра вдоль пролета, принимаемый равным: при давленииветра до 400 Па - 0,9; 401-650-0,8; 651-1000-0,7; более 1001 Па - 0,65; примеханическом расчете проводов и длин пролетов a_н = 1.

Рис. 3. Коэффициент пульсаций давления ветра

2.15. При наличиимноголетних (не менее 20 лет) данных местных гидрометеостанций о скоростяхветра допускается определять нормативное ветровое давление по выражению:

q_o = 0,0615v²_о,

где v_о - скорость ветра на уровне10 м над поверхностью земли, соответствующая десятиминутному интервалуосреднения и превышаемая в среднем в 10 лет, м/с

2.16. Нормативное значениепульсационной составляющей ветровой нагрузки, передаваемой с проводов наопорные, поддерживающие и фиксирующие устройства Q^п_н H, находят по формуле:

Q^п_н = 0,73×Q^с_н×v_п×m_п×x_п,                                                                             (6)

где x_п - коэффициент динамичности,принимаемый по рис. 4 в зависимости от весапровода (проводов) (при гололеде вместе с весом отложения).

Таблица 3

Рис. 4.Коэффициент динамичности для проводов контактной сети

2.17. При расчете ветровойнагрузки, передаваемой с проводов на опорные, поддерживающие и фиксирующиеустройства контактной сети, следует принимать следующие коэффициенты надежностипо ветровой нагрузке:

а) при расчете по прочности- 1,3;

б) при расчете подеформациям - 1,0;

в) при расчете по образованиютрещин в железобетонных опорах - 0,75.

Расчетное значение ветровойнагрузки на опорные, поддерживающие и фиксирующие устройства следует определятькак произведение нормативного значения накоэффициент надежности по ветровой нагрузке 1,2.

Механический расчет проводоввыполняют на нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки,принимая нормативное ветровое давление q_o (п. 2.11), умноженное на коэффициент 1,10.

2.18. При определении ветровойнагрузки на провода и конструкции контактной сети значения аэродинамическогокоэффициента лобового сопротивления С_х принимать следующие:

а) одиночные провода и тросыдиаметром 20 мм и более - 1,10;

б) то же диаметром менее 20мм и также на провода и тросы, покрытые гололедом - 1,20;

в) одиночные контактныепровода и тросы цепной подвески с учетом зажимов и струн - 1,25;

г) двойные контактныепровода с расстоянием между ними 40 мм на нулевых местах и на насыпях высотойдо 5 м от сопротивления единичного провода - 1,55, то же на насыпях более 5 м -1,85;

д) железобетонные опорыкольцевого и круглого сечения - 0,7;

е) ригели жестких поперечинпо пп. 2.19 - 2.22данных Норм;

ж) плоские элементы конструкций- 1,4.

2.19. Расчет ветровых нагрузокна ригели жестких поперечин следует выполнять в соответствии с рекомендациями СНиП 2.01.07-85 по нагрузками воздействиям и дополнительными рекомендациями пп. 2.20 - 2.22настоящихНорм.

2.20. Ветровые нагрузки наригели жестких поперечин необходимо определять для отсека фермы и приводитьзатем к нагрузке на 1 м.

За отсек принята частьфермы, заключенная между двумя поперечными сечениями на длине панели ихарактеризующаяся схемой решетки и геометрическими параметрами, которыеповторяются по длине фермы (рис. 5).

2.21. Горизонтальнуюрасчетную нагрузку на отсек ригеля х₁ Н определяют придействии ветра вдоль пути:

,

где n_в - коэффициент надежности поветровой нагрузке, принимаемый равным 1,2;  - характерная площадьс наветренной стороны отсека фермы (м²), определяемая длячетырехгранных ферм по формуле:

 = S_п + S_пв + n_ркS_рк + n_рпS_рп + n_ркгS_ркгcos³g_c + 0,5n_рксS_рксcos³g_c,

где S_п, S_пв, S_рк, S_pп, S_pкг, S_pкc - характерные площади стержней отсека,соответственно нижнего и верхнего поясов, раскосов, распорки, раскосагоризонтальной грани, раскоса в поперечном сечении, м², определяемыепо формулам (7).

S_п = d_пl_о; S_пв = d_вl_о;

; ;

; ;

,                                                                                           (7)

где d_н, d_в - ширина полки нижнего и верхнего пояса, м; l_o - длина отсека, м; d_{рк, оп, ркг, ркс} - ширина полки стержнейрешетки, м; g_р - угол между поясом ираскосом в поперечном сечении, град; n_рк, n_рп - число раскосов, распорок на одной вертикальнойграни отсека; n_ркг - число раскосов на одной горизонтальной граниотсека; n_ркс - число раскосов в поперечных сеченияхчетырехгранного отсека; g_r, g_c - углы отклонения от вертикали раскосов,расположенных на горизонтальной грани отсека и в поперечном сечении отсекачетырехгранной фермы.

Аэродинамический коэффициентС_х1 определяют по табл. 4.

Таблица 4

2.22. Суммарную горизонтальнуюрасчетную ветровую нагрузку на ферму ригеля и несущие тросы цепной подвески,направленную перпендикулярно оси пути, z₁ H, определяют по формуле (8):

,                                                          (8)

где  - характерная площадьфермы, равная сумме характерных площадей отсеков, м²; (l_ф - длина фермы, м; С_z1 = 0,3С_х1; Q_pi - ветровая нагрузка на i -провод H, определяемая по указаниям пп. 2.12- 2.17.

Ветровая нагрузка на фермуригеля поперечины в направлении, перпендикулярном оси пути, может быть принятаравной 30 % от ветровой нагрузки на ферму вдоль оси пути.

Рис. 5.Схема отсека фермы

Наибольшая величинасуммарной ветровой нагрузки имеет место при угле скольжения b = 15° (рис. 6).

В последней формулеаэродинамический коэффициент лобового сопротивления несущих тросов (контактныхпроводов) при угле скольжения b = 15° определяют поформуле:

С_xi = C_x1 × cos²b₁ = C_x1×0,932,

где C_xi - аэродинамические коэффициенты лобового сопротивления несущих тросов(контактных проводов) при их поперечном обтекании.

2.23. Максимальное значениеветровой нагрузки следует определять при температуре воздуха минус 5 °С.

Гололедные нагрузки

2.24. Гололедную нагрузку наконтактную сеть следует рассчитывать в соответствии с указаниями главы СНиП понагрузкам и воздействиям и дополнительными требованиями данных Норм.

2.25. Нормативное значениегололедной нагрузки на проводах и тросах, подвешенных на опорах контактнойсети, Q^г_н Н находят поформуле:

Q^г_н = q^г_нl,                                                                                                  (9)

где q^г_н - нормативное значение линейной гололедной нагрузкиН/м, определяемой, исходя из толщины стенки гололеда, приведенного кцилиндрической форме с плотностью g = 0,9 г/см³.

2.26. Нормативную толщинустенки гололеда b_н повторяемостью один раз в 10 лет, приведенную квысоте 10 м над поверхностью земли и диаметру провода 10 мм, следует приниматьдля различных географических районов по табл.5. Для малоизученных районов толщину стенки гололеда принимать на районвыше. Изменение толщины стенки гололеда в зависимости от диаметра проводаследует учитывать по указаниям главы СНиП «Нагрузки и воздействия».

2.27. Местные условияобразования гололедно-изморозевого отложения учитывают поправочнымкоэффициентом К_b к толщине стенки отложенияпо данным табл. 6.

Рис. 6.Схема положения подвески относительно ригеля

Таблица 5

Таблица 6

2.28. С целью учета особенностейгололедообразования на проводах контактной подвески необходимо:

а) при определении весагололеда на контактных проводах толщину стенки гололеда принимать равной 50 %толщины стенки, принятой для данного района;

б) при определении весагололеда на несущем тросе вводить поправочный коэффициент к весу отложения,равный 0,8.

2.29. Нагрузку от гололедана струнах Р_г Н/м,отнесенную к длине пролета, следует определять по выражению:

при одном контактномпроводе:

Р_г = g×p×0,13b_н×(1,15b_н + d_с)10^-3;                                                              (10)

при двух контактных проводахи шахматном расположении струн:

Р_г = g×p×0,2b_н×(1,15b_н + d_с)10^-3;                                                                (11)

где b_н - нормативная толщинастенки гололеда; d_c - диаметр струны, мм; g - плотность гололеда g = 0,9 г/см³.

2.30. При различных углахвстречи гололедонесущего потока с проводами необходимо принимать следующиезначения массы гололеда, %:

при угле встречи 90°(перпендикулярно оси пути)        100

при 0° (вдоль оси пути)                                                     30

Примечания: 1. Указания п. 2.30 необходимоучитывать при расчете жестких поперечин на наиболее невыгодные сочетанияветровых и гололедных нагрузок.

2. Гололедные нагрузки для промежуточных значений угла допускаетсяопределять линейной интерполяцией между указанными значениями.

2.31. При расчете конструкцийконтактной сети необходимо принимать следующие значения коэффициентовнадежности по нагрузке к гололедной нагрузке:

а) при расчете по прочности:

для проводов в I, II, IIIгололедных районах - 1,3; в IV, V - 1,4;

для гололедных отложений наконструкциях опорных, поддерживающих и фиксирующих устройств - 1,3;

для проводов, на которыхпроектом предусмотрена плавка гололеда @ 1;

б) при расчете подеформациям: в I, II, III районах - 0,5; в IV, V - 0,7;

в) при расчете пообразованию трещин в железобетонных опорах - 0,3.

2.32. Нормативное значениеветрового давления, Па (скорость ветра, м/с) при гололеде принимать по табл. 7.

Таблица 7

2.33. Местные условиязащищенности контактной сети при определении давления ветра в заданных условияхпри гололеде следует учитывать в соответствии с указаниями п. 2.11.

Значения средней ипульсационной составляющих нормативной ветровой нагрузки при гололедеопределяют по указаниям пп. 2.12 - 2.16.

Ветровую нагрузку наконтактные провода следует определять с учетом указаний п. 2.28.

2.34. Расчет проводов и длинпролетов следует выполнять на нормативное значение средней составляющейветровой нагрузки при гололеде, умноженной на коэффициент 1,10.

2.35. При расчете ветровойнагрузки, передаваемой с проводов, покрытых гололедом, на опорные,поддерживающие и фиксирующие устройства, необходимо принимать следующиекоэффициенты надежности по нагрузке:

а) при расчете по прочности- 1,3;

б) при расчете подеформациям - 0,85;

в) при расчете пообразованию трещин в железобетонных опорах - в I, II гололедных районах - 0,55;III, IV, V - 0,45.

2.36. Гололедную нагрузкуследует находить при температуре, определяемой согласно указаниям главы СНиП понагрузкам и воздействиям.

2.37. Гололедную нагрузку наферму жесткой поперечины определяют для отсека фермы и приводят затем кнагрузке на 1 м ее длины.

Расчетную гололеднуюнагрузку q^гф_р Н/м определяют по формуле:

,                                                                                     (12)

где n_Г - коэффициент перегрузкидля гололедной нагрузки на ферму, принимаемый согласно требованиям главы СНиПпо нагрузкам и воздействиям; S_o- поверхность отсека, подверженная обледенению, м².

S_o = 0,6S.

Здесь S -полная поверхность отсека фермы, м²;

S = S¢_пn_п + S¢_пвn_пв + S¢_ркn_рк + S¢_рпn_рп + S¢_ркгn_ркг + S¢_рпгn_рпг + S¢_рксn_ркс;

S¢_п, S¢_пв, S¢_рк, S¢_рп, S¢_ркг, S¢_рпг, S¢_ркс - общая поверхность нижнего пояса (п),верхнего пояса (пв), раскоса (рк), распорки (рп), раскосагоризонтальной грани (ркг), распорки горизонтальной грани (рпг),раскосов в поперечном сечении фермы (ркс).

S_п = 4dl_o; S¢_пв = 4d_вl_o;

;

;

;

;

;

в_ф - высота фермы, а_ф - ширинафермы, d_cp - определяют по формуле (7), n_п; n_пв; n_рк; n_рп; n_ркг; n_рпг; n_ркс - число поясов нижних, верхних, раскосов и распорок на вертикальныхгранях, раскосов и распорок на горизонтальных гранях, а также раскосов впоперечных сечениях отсека фермы (соответственно).

Температурныевоздействия

2.38. Расчет натяжениянекомпенсированных проводов и передаваемых ими усилий на конструкции следуетпроизводить на основании данных об изменениях температуры в районеэлектрифицируемого участка в соответствии с требованиями главы СНиП построительной климатологии и геофизике, а при отсутствии необходимых материаловв этих Нормах - по данным ближайших метеостанций.

2.39. Нормативное значениеминимальной температуры воздуха (°С), определяют по формуле:

t_нmin = t₁ D₁ - 6,

где t₁ - многолетняя средняямесячная температура воздуха в январе, принимаемая по карте 5 обязательногоприложения 5 главы СНиП по нагрузкам и воздействиям или по СНиП строительнойклиматологии и геофизики; D₁ - отклонение среднейсуточной температуры от средней месячной (t₁), принимаемой главой СНиПпо нагрузкам и воздействиям.

При наличии многолетних (неменее 20 лет) данных местных метеостанций допускается определять нормативноезначение температуры воздуха по формуле:

,

где  - средняя суточнаятемпература наиболее холодных суток в январе; t_min - абсолютная минимальнаятемпература воздуха.

2.40. Расчетное значениеминимальной температуры воздуха равно абсолютной минимальной температуре.

2.41. При определении нагрузок,передаваемых на конструкции контактной сети от натяжения некомпенсированныхпроводов при температурных воздействиях, необходимо принимать следующиезначения коэффициентов к величине натяжения:

2.42. Нормативное ирасчетное значения максимальной температуры воздуха следует принимать равнымиабсолютной максимальной температуре воздуха t_max с учетом воздействия солнечной радиации (прямой ирассеянной).

Эквивалентное увеличениемаксимальной температуры воздуха в результате нагрева проводов солнечнойрадиацией определяют по выражению:

t_р = 0,0162j_max,

где j_max - максимальное значениесуммарной солнечной радиации в Вт/м², принимаемое по табл. 5 СНиП 2.01.01-82по строительной климатологии м геофизике.

Для районов, расположенныхмежду 46 и 56 градусами с. ш., температуру нагрева проводов солнечной радиациейt_р можно принять равной 14°С.

2.43. При определении длиныанкерных участков цепных подвесок изменение температуры воздуха следуетопределять как среднее между среднегодовым и нормативным значениями.

2.44. Температурубеспровесного положения контактного провода следует определять по выражению:

t_о =  - t',

где  - среднегодоваятемпература воздуха, определяемая по СНиП «Строительная климатология игеофизика»; t' -поправка, равная 20-25° при одном и 15-20° при двух контактных проводах.

Более точно температурубеспровесного положения контактного провода можно определить, исходя изследующих соотношений:

если значения  £  (после округления до5 °С), то равно 20 при одном, 15° при двух контактных проводах;

если  > , то t¢ соответственно равно 25 и20 °С.

Здесь tн - средняянормативная температура воздуха.

                                                                                          (13)

Монтажныенагрузки

2.45. Конструкции контактнойсети (опоры, консоли, жесткие поперечины, кронштейны фиксаторов) следуетпроверять расчетом на действие монтажных нагрузок, возникающих при погрузке,разгрузке и перевозке, выполняемых в соответствии с требованиями «Инструкции попроизводству и приемке строительных и монтажных работ при электрификациижелезных дорог», ВСН12-82, а также при монтаже как самих конструкций, так и располагаемых наних элементов контактной сети (проводов и др.).

2.46. При расчетеконструкций на воздействие нагрузок, возникающих при погрузочно-разгрузочныхработах и перевозке, должны быть рассмотрены схемы строповки и погрузки, вызывающиенаибольшие усилия в конструктивных элементах.

Если возникающие при этоммонтажные нагрузки приводят к необходимости увеличения сечений конструкции, тов проекте должны быть предусмотрены более рациональные схемы строповки ипогрузки, по которым и определяют затем значения монтажных нагрузок.

Монтажные нагрузки припогрузке, разгрузке и перевозке конструкций следует определять с учетомкоэффициентов; обусловленных динамическим воздействием:

при подъеме кранами                  1,25

при перевозке транспортом        1,6

При проектировании типовыхконструкций следует принимать коэффициент надежности по монтажной нагрузкеравным 1,6.

2.47. Опоры и жесткиепоперечины, перевозимые или складируемые в несколько рядов, нужно проверятьрасчетом на действие нагрузок от массы вышележащих конструкций на нижний ряд.

2.48. Опорные и поддерживающиеконструкции необходимо проверять на нагрузки, возникающие при монтаже цепныхподвесок и одиночных проводов, подвешиваемых со стороны поля. При этомполученные усилия необходимо умножать на коэффициент К_Д = 1,25, учитывающий динамическое воздействиенагрузки. Если методы монтажа отличаются от приведенных в ВСН12-82, то величины этих нагрузок следует определять в зависимости отметодов монтажа. Если намечаемый метод монтажа создает нагрузки, недопустимыедля типовых конструкций, то должны быть внесены изменения в метод монтажа или вконструкцию.

2.49. Горизонтальные инаклонные элементы решетки металлических опор и жестких поперечин при угленаклона 30° и менее, а также консоли и кронштейны фиксаторов проверяют расчетомна силу от массы монтера, равный 1000 Н.

2.50. Анкерные опоры и их оттяжкиследует рассчитывать на усилия вдоль пути от анкеруемых проводов. При этом дляопределения расчетной нагрузки величину нормативного натяжения в проводах восновных сочетаниях следует увеличивать на 15 %.

Нагрузки отобрыва проводов

2.51. Определение нагрузокаварийного режима на консольные опоры контактной сети следует производить дляслучая обрыва несущего троса цепных контактных подвесок, дающего наиболееневыгодные сочетания и наибольшие величины действующих на конструкцию сил; этисилы превышают нагрузки, возникающие при обрыве контактных или усиливающихпроводов.

Нагрузки при обрыве проводовна опорах питающих линий определяют, исходя из условий обрыва одного изпроводов, подвешенных на опоре, дающего наибольший изгибающий или крутящиймомент на опору. Продольная (вдоль линии) сила, приложенная в точке крепленияпровода при его обрыве, принимается равной 0,5 наибольшего натяжения провода,подвешенного на металлической опоре, и 0,3 наибольшего натяжения провода приего подвеске на железобетонной опоре. Нагрузки на концевые, угловые и анкерныеопоры при обрыве проводов питающих и отсасывающих линий определяют по Правиламустройства электроустановок (ПУЭ). При этом нагрузки определяют из условийобрыва проводов одной линии, дающих наибольший изгибающий или крутящий моментна опору. За линию принимаются провода, закрепленные на одной натяжнойгирлянде.

2.52. Расчетную схему для определений усилий,действующих на консольные опоры контактной сети при обрыве проводов цепнойподвески, следует принимать по рис. 7.

Рис. 7. Схема действия сил на опору при обрыве несущего троса

На конце консоли приложенавертикальная нагрузка Q_Д Н,

Q_Д = К_ДQ_с,                                                                                                (14)

где К_Д= 1,9 - динамический коэффициент; Q_c - вес цепной контактной подвески,зависящий от типа применяемых проводов и длины пролета, Н.

Консоль (рис. 8) развернутана угол b_к к линии, перпендикулярной оси пути таким образом,что точка закрепления троса передвинута вдоль пути на величину h_п, равную конструктивной высоте цепной контактнойподвески. Угол b_к определяют из условия

.

Рис.8. Расположение консоли (в плане) при действии максимальных сил, возникающихпри обрыве проводов

Изгибающий момент М_Д создается вертикальнойсилой, приложенной на конце консоли

М_Д = а_ДQ_Д + а₁Q_к + а_ТQ_н,                                                                         (15)

где а_Т- расстояние от оси опоры до точки крепления несущего троса, м; а₁ - расстояние от оси опорыдо центра тяжести консоли, м; Q_к - вес консоли, Н; Q_н - вес изолятора, Н.

Очертание эпюры изгибающихмоментов соответствует приведенному на рис. 7. Работа опоры, имеющей разныезначения моментов инерции сечения вдоль оси пути и перпендикулярно к ней,соответствует косому изгибу.

Составляющие изгибающегомомента вдоль оси пути М_еи перпендикулярно к оси пути М_пнужно вычислять по формулам:

M_е = M_Дsinb_к;                                                                                           (16)

М_п = M_Дсosb_к,                                                                                          (17)

где М_Д- изгибающий момент в плоскости действия равнодействующей силы.

2.53. Нагрузку наконструкции контактной сети от обрыва несущего троса определяют для заданноготипа контактной подвески, района по гололеду и длин пролетов. Для определениявертикальных сил, действующих при обрыве, следует принимать толщину стенкигололеда, равную 0,5 максимальной.

2.54. Расчет нагрузок наригель жесткой поперечины в аварийном режиме следует выполнять для случаяобрыва несущего троса в середине пролета контактной подвески одного из главныхпутей, дающего наиболее невыгодные сочетания и наибольшие величины действующихсил.

При расчете в аварийномрежиме продольной нагрузки в опорных узлах поперечины следует рассматривать туконтактную подвеску, обрыв несущего троса которой даст максимальное значениепродольной нагрузки.

Вертикальную нагрузку,действующую при обрыве проводов на жесткую поперечину, следует определять поформуле (14).

При расчете жесткойпоперечины на вертикальную нагрузку от обрыва проводов действие продольной силыне учитывают.

При подвешивании контактнойподвески на консольных стойках место приложения вертикальной нагрузки следуетопределять с учетом поворота консоли на угол b_к (см. п. 2.52).

2.55. Нагрузку вдоль осипути на анкерные опоры при обрыве проводов следует определять по максимальнойвеличине их натяжения с учетом коэффициента 1,15, обусловленного динамическимвоздействием нагрузки при обрыве контактного провода или несущего троса.

2.56. Усилие вдоль пути,действующее при обрыве проводов компенсированной контактной подвески наанкерную опору средней анкеровки, нужно определять как сумму, состоящую из максимальногонатяжения в дополнительном тросе и 40 % натяжения в несущем тросе.

2.57. Продольную нагрузку нажесткие поперечины Р_ож, Нот обрыва несущего троса следует принимать в зависимости от веса контактнойподвески с учетом гололедного отложения на проводах Q_п Н, величинынатяжения троса Т и длины узлаподвешивания троса на ригеле l по выражению:

Р_ож = Р¢_ожК_ТК_l,                                                                                       (18)

где

Р¢_ож = 0,3 + 0,4Q_п;                                                                                   (19)

К_Т - коэффициент, учитывающий величину натяжения Т несущего троса (рис. 9); К_l - коэффициент, учитывающийдлину узла подвешивания l, несущего троса на ригележесткой поперечины (рис. 10).

При подвешивании контактнойподвески на консольных стойках и несущего троса компенсированной подвески нароликах расчет жесткой поперечины в аварийном режиме на продольную нагрузку непроизводят.

Рис. 9. Коэффициент, учитывающий величину натяжения несущего троса

Рис. 10. Коэффициент, учитывающий длину узла подвешивания несущеготроса на ригеле жесткой поперечины

2.58. При расчете жесткойпоперечины на продольную нагрузку от обрыва несущего троса вертикальнаясоставляющая нагрузки Q_п принимается равной весуподвески с учетом гололедного отложения на проводах.

2.59. Реакция необорванныхнесущих тросов контактных подвесок соседних путей включает статическую идинамическую составляющие. Статическую составляющую реакции тросов следуетопределять по пп. 5.53 - 5.57 Норм.

Суммарная величина реакциитросов равна значению статической составляющей, умноженному на коэффициентдинамичности, равный 1,5.

2.60. При проектированиитиповых конструкций контактной сети нагрузки от обрыва проводов следуетпринимать для наиболее тяжелых расчетных условий; максимальной длины пролета,наиболее тяжелого типа контактной подвески и наибольшего веса отложения напроводах.

Рекомендуемые при типовомпроектировании величины нагрузок приведены в табл.8 и 9.

Примечания. 1. В таблицах приведенамаксимальная возможная в заданном ветровом районе унифицированная длинапролета, при которой определено усилие от обрыва

2.Максимальная длина пролета определена при значении параметра шероховатостиподстилающей поверхности, равном 0,5м.

3. Натяжение несущих тросов равно 20 кН.

2.61. Расчет консольных опорконтактной сети на особые сочетания нагрузок, появляющихся в результате обрывапроводов, следует производить только по первому предельному состоянию (понесущей способности).

2.62. Расчетное сопротивлениестали для расчета конструкции контактной сети по несущей способности нанагрузки от обрыва проводов следует принимать: при учете гололеда - равнымнормативному, а без гололедных отложений - 95 % от нормативного. При расчетежелезобетонных опор расчетное сопротивление стали может быть повышено на 10 %,а бетона - на 25 %.

2.63. При проектированииконсолей необходимо производить проверочный расчет на нагрузки от обрывапроводов. Вертикальную силу, приложенную на конце консоли, следует определять всоответствии с п. 2.52 настоящих Норм.

2.64. Кронштейны фиксаторовдля случая обрыва проводов следует рассчитывать на вертикальную нагрузку,приложенную в точке крепления фиксатора и равную массе контактных проводов надлине максимального пролета.

Таблица8

Таблица9

Сейсмическиевоздействия

2.65. В районах ссейсмичностью 8 - 9 баллов фундаменты, опоры и соединенные с ними жестким (нешарнирным) узлом жесткие поперечины или другие конструктивные элементы контактнойсети следует рассчитывать с учетом сейсмических воздействий, принимаемых всоответствии с указаниями главы СНиП по проектированию и строительству всейсмических районах (П-7-81) и настоящих Норм. Конструкции, имеющие шарнирноесоединение с опорой (консоли, фиксаторы), рассчитывают без учета сейсмическихвоздействий.

2.66. Расчеты ВЛэлектропередачи и контактной сети на сейсмическиевоздействия необходимо осуществлять для двух расчетных режимов:

а) распространениесейсмических волн перпендикулярно направлению контактной сети или ВЛ; в этомрасчетном режиме следует делать проверку опор контактной сети по прочности и подеформациям, а опор ВЛ - по деформациям и прочности с учетом дополнительногомомента от влияния массы проводов, получающегося в результате наклона опор;инерционные силы от массы проводов в этом расчетном режиме не учитывают;

б) направление сейсмическихволн совпадает с направлением ВЛ электропередачи или контактной сети; в этомслучае необходимо определять деформации опор на уровне подвешивания проводов,затем по разности деформаций опор определить изменение натяжения проводов засчет изменения длины пролета некомпенсированных проводов (начиная от анкернойопоры) и по величине изменения натяжения проводов определять продольную силу,действующую в точке крепления проводов к изоляторам, после этого делатьпроверку прочности штыревых изоляторов и опор.

Для проводов контактной сетикак на перегонах, так и на станциях в районах с сейсмичностью 8 - 9 балловрекомендуется компенсированная анкеровка, снижающая сейсмические воздействия наизоляторы и опоры при их направлении вдоль пути; не рекомендуется применениештыревых и опорных изоляторов.

2.67. Для снижения усилий отсейсмических воздействий на кронштейны и опоры вдоль пути от некомпенсированныхпроводов необходимо предусматривать специальные конструктивные мероприятия.

2.68. В расчетах насейсмостойкость опору контактной сети или ВЛ электропередачи следует считатькак систему с п степенями свободы смассой, сосредоточенной в п точках,соответствующих центрам масс элементов, на которые разделена опора, причемстопки длиной до 15,6 м следует рассчитывать при п = 5, при расчете стоек длиной до 21 м принимать п = 7, а длиной более 21 м - п = 10.

Расчетные изгибающие моментыот действия сейсмических сил для системы с пстепенями свободы следует определять не менее, чем для трех форм колебаний.

Расчетные сопротивлениястали и бетона при расчете конструкций на сейсмические воздействия принимать всоответствии с п. 2.62 данных Норм.

2.69. Для опор контактнойсети, ВЛ электропередачи коэффициент динамичности b_l = 1/Т_l при определениисейсмических сил следует увеличивать согласно действующим Нормам в 1,5 раза ипринимать равным b_i =1,5/Т_i, где Т_i- период собственных колебаний опоры.

Методика расчета опорныхконструкции контактной сети на сейсмические воздействия приведена в приложении5.

Сочетаниянагрузок

2.70. Сочетание нагрузок длярасчета конструкций контактной сети принимают в соответствии с пп. 2.1 - 2.5настоящих Норм.

2.71. Нагрузки при различныхсочетаниях нужно умножать на коэффициенты сочетаний, приведенные в табл. 10.

Таблица10

2.72. При расчетеконструкций контактной сети на основные сочетания, включающие однукратковременную нагрузку, величину последней следует учитывать без снижения, апри расчете на те же сочетания, но при двух и более кратковременных нагрузках,расчетные величины этих нагрузок (или соответствующих им усилий в конструкциях)следует умножать на коэффициент сочетаний 0,9.

При расчете конструкцииконтактной сети на особые сочетания расчетные величины кратковременных нагрузок(или соответствующих им усилий в конструкциях) следует умножать на коэффициентсочетаний 0,8, кроме случаев, оговоренных в нормах проектирования зданий исооружений в сейсмических районах.

2.73. При учете сочетанийнагрузок за одну кратковременную нагрузку следует принимать:

ветровую нагрузку итемпературные воздействия в соответствии с п.2.23;

гололедно-ветровую нагрузкуи температурные воздействия в соответствии с пп. 2.32,2.36.

3.ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНТАКТНЫХ ПОДВЕСОК И ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ

3.1. При определениинаибольшего допускаемого по прочности натяжения проводов и тросов следуетучитывать статистические характерные прочности проводов и действующих в данномрайоне климатических нагрузок, срок службы проводов, снижение их прочности вэксплуатации, динамические нагрузки, возникающие при колебании проводов,возможное отклонение натяжения провода при его монтаже.

3.2. Напряжения в проводе завесь срок службы его не должны превышатьвеличины предела упругости материала провода.

3.3. Максимальное натяжениепроводов воздушных линий и несущих тросов полукомпенсированных цепныхконтактных подвесок может быть достигнуто в одном из следующих расчетныхрежимов:

минимальная температура воздухапри отсутствии добавочных нагрузок;

наибольшая гололеднаянагрузка при одновременном воздействии давления ветра;

наибольшая ветроваянагрузка.

3.4. Наибольшее допускаемоепо прочности значение натяжения проводов воздушных линий и несущих тросов контактныхподвесок определяют в зависимости от расчетного режима и марки провода повыражению

Н_доп = R/К_з,                                                                                               (20)

где R - величина разрушающейнагрузки при растяжении проводов, принимаемая по государственным стандартам илизаводским сертификатам; К_з - коэффициент запаса прочности,принимаемый по табл. 11.

Таблица11

Примечание. Для несущих тросовкомпенсированных контактных подвесок величину Кз следует принимать равной: для троса марки ПБСМ-2,8; ПБСА-3,0;М-22.

Величину наибольшегодопускаемого натяжения проводов несущих тросов Н_доп, кН (кгс), следует принимать по табл. 12.

Таблица 12

Примечание. Для несущих тросовкомпенсированных контактных подвесок величину номинального натяжения следуетпринимать равной: для троса марки ПБСМ-70 - 15,68 (1600); ПБСМ-95 - 19,60(2000); ПБСА-50/70 - 17,64 (1800); М-120 - 19,60 кН (2000 кгс).

3.5. Для новых марок несущихтросов контактных подвесок и проводов воздушных линий, не приведенных в табл. 11, коэффициент запаса прочности

,                                                                                             (21)

где К_п- коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый по табл. 13; К_о- коэффициент надежности по материалу; т- коэффициент условий работы; К_пу- коэффициент, равный отношению предела упругости материала провода к еговременному сопротивлению при растяжении.

Значения коэффициентов т, К_ои К_пу приведены в табл. 14.

3.6. За исходный расчетныйрежим следует принимать режим, при котором при заданных расчетных условияхнатяжение провода за срок его службы будет максимальным. Расчет производят втакой последовательности:

устанавливают режимнаибольшей добавочной нагрузки;

по величине критическогопролета и заданных пролетов анкерного участка с учетом способа закрепленияпровода на поддерживающих конструкциях (подвижные точки подвеса или нет)определяют исходный расчетный режим.

3.7. Критическим пролетом l_кр следует считать пролет, в котором максимальное засрок службы натяжение провода (несущего троса) при низшей температуре воздухаравно натяжению при наибольшей добавочной нагрузке.

Для одиночного проводавоздушной линии

,       (22)

где Н_Ддоп,Н_tдоп - наибольшее допускаемоезначение натяжения провода воздушной линии соответственно при режиме наибольшейдобавочной нагрузки и низшей температуре воздуха; q_Д - результирующая линейнаянагрузка на провод воздушной линии при режиме наибольшей добавочной нагрузки, g - вес 1 м провода; t_Д, t_min -соответственно температура воздуха при режиме наибольшей добавочнойнагрузки и низшая температура воздуха в заданном районе; a - температурный коэффициент линейного расширенияматериала провода; S, Е - соответственно сечение провода имодуль упругости материала провода.

3.8. Для пролетов длинойменьше критического за исходный расчетный режим следует принимать режим низшейтемпературы воздуха, для пролетов длиной больше критического - режим наибольшейдобавочной нагрузки.

Таблица 13

Таблица 14

3.9. Критической нагрузкой q_кр следует считать такую нагрузку в режиме добавочнойнагрузки, при которой максимальное натяжение провода равно наибольшемунатяжению при низшей температуре воздуха.

Для провода воздушной линии

;             (23)

где l -расчетный пролет, принимаемый равным при подвижных точках подвеса проводавеличине эквивалентного пролета.

3.10. Если q_кр > q_в, то за исходный расчетныйрежим следует принимать режим низшей температуры воздуха, если q_кр < q_Д - режим наибольшейдобавочной нагрузки.

3.11. Расчетный режимнаибольшей добавочной нагрузки (гололедно-ветровая нагрузка или наибольшаяветровая нагрузка), при котором натяжение провода принимает максимальноезначение, определяют следующим образом:

для провода воздушной линии

,                                                                                          (24)

где Н_Гдопи Н_Вдоп - наибольшеедопускаемое значение натяжения провода воздушной линии соответственно прирежиме гололеда с ветром и наибольшей ветровой нагрузки; q_В - результирующая линейная нагрузка на провод воздушной липни при режименаибольшей ветровой нагрузки.

Для несущего троса выраженияаналогичные (22), (23) и (24) определяютиз уравнения состояния для полукомпенсированной цепной контактной подвески.

Если q_Г > q'_Г, то за исходный расчетныйрежим следует принимать режим наибольшей гололедной нагрузки при одновременномвоздействии давления ветра; при q_Г < q'_Г - режим наибольшей ветровой нагрузки.

Здесь q_Г - результирующая линейная нагрузка на провод(несущий трос) при режиме гололеда с ветром.

3.12. Максимальное за срокслужбы натяжение провода равно наибольшему допускаемому натяжению при исходномрасчетном режиме, умноженному на соответствующий коэффициент надежности понагрузке

Н_max = Н_допК_п.                                                                                           (25)

3.13. Наименьшее за времяэксплуатации провода значение разрушающей нагрузки

R_м = Rm/К_о.                                                                                              (26)

3.14. Натяжение проводавоздушной линии при воздействии веса провода и сосредоточенных сил следуетопределять по уравнению состояния провода

,       (27)

где Р₁,Р₂, Р₃ … Р_i, Р_к - сосредоточенные силы, действующие на провод висходном режиме на расстоянии а отлевой опоры на расстоянии в_i от правой; i = 1, 2, 3 … К - число действующих на провод висходном расчетном режиме сосредоточенных сил; Р_х1, Р_х2,Р_х3 … Р_хm... P_xn - сосредоточенные силы,действующие на провод в рассчитываемом режиме на расстоянии a_m от левой опоры и нарасстоянии в_m от правой; i = l, 2, 3 ... К - число действующих на провод врассчитываемом режиме сосредоточенных сил.

Индекс «1» относится квеличинам в исходном расчетном режимеи индекс «х» - в рассчитываемомрежиме.

3.15. Стрела провеса проводавоздушной линии на расстоянии х отлевой опоры определяется по следующему выражению:

,                                              (28)

где Р_п- сосредоточенные силы, действующие на провод слева от сечения х.

4.ЗАЩИТА КОНСТРУКЦИЙ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ОТ КОРРОЗИИ

4.1. Проектирование защитыстальных конструкций контактной сети, железобетонных опор и фундаментов откоррозии следует производить в соответствии с рекомендациями главы СНиП позащите строительных конструкций от коррозии, «Инструкции по заземлениюустройств электроснабжения на электрифицированных железных дорогах» и другихдействующих нормативных документов по проектированию антикоррозионной защитыстроительных конструкций, утвержденных в установленном порядке.

4.2. Обеспечение требуемойдолговечности стальных несущих конструкций контактной сети следует достигатьпутем:

устройства защиты отагрессивных воздействий окружающей среды;

применения атмосферостойкихсталей, при необходимости в сочетании с защитными покрытиями;

других способов увеличениясрока службы конструкций по условиям коррозии (приложение9).

Предпочтение следуетотдавать металлизационным и комбинированным защитным покрытиям.

4.3. Поверхностиметаллических конструкций должны быть доступны для очистки и нанесения защитныхпокрытий. Зазоры между стыкуемыми элементами должны отсутствовать.

4.4. Подготовка поверхностиметалла под алюминирование должна выполняться сухим способом для исключенияотложения солей в щелях между стыкуемыми элементами сварных конструкций,неизбежного при химическом методе.

4.5. После выполнения сваркиалюминированного проката сварные соединения дополнительно защищают от коррозии,нанося алюминиевые покрытия на сварной шов методом газопламенного напыления.

4.6. Стальные деталиконтактной сети должны быть, как правило, оцинкованы. Толщина покрытий стальныхдеталей должна приниматься в соответствии с требованиями главы СНиП по защитестроительных конструкций от коррозии.

4.7. В рабочих чертежахжелезобетонных опор и фундаментов необходимо указывать тип вяжущего изаполнителей для изготовления бетона, наиболее стойкие в данной среде,минеральные и органические добавки к бетону, требуемую плотность бетона,характеризуемую коэффициентом фильтрации или соответствующей ему маркой поводопроницаемости, толщину защитного слоя бетона, вид арматуры и способы ее фиксации, способ и средства защиты отагрессивных сред, периодичность восстановления их.

4.8. Предохранение арматурыжелезобетонных опор и фундаментов от коррозии должно обеспечиваться всоответствии с рекомендациями раздела II главы СНиП по защите строительныхконструкций от коррозии.

4.9. На фундаментную частьцентрифугированных опор, стаканные и свайные фундаменты, предназначенные дляработы в неагрессивных средах, защитные покрытия можно не наносить.

4.10. В грунтах сагрессивными средами область применения бетона для фундаментов и опор, а такжеобласть применения бетонов разной плотности раздельных опор определять всоответствии с приложением10.

4.11. Фундаментыметаллических опор должны выступать из грунта не менее чем на 300 мм. Оголовкифундаментов заделывать не следует. Сечения анкерных болтов следует подбирать сучетом износа их в зоне, расположенной выше обреза фундамента.

5.ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ОПОРНЫХ, ПОДДЕРЖИВАЮЩИХ И ФИКСИРУЮЩИХУСТРОЙСТВ КОНТАКТНОЙ СЕТИ

Материалы для металлических конструкций контактной сети

5.1. Стальные конструкцииустройств энергоснабжения железных дорог распределяются по условиям применениясталей на следующие группы, нумерация которых соответствует нумерации групп,приведенных в табл. 50 приложения 1 главы СНиП по проектированию стальныхконструкций.

Группа 1. К конструкциямустройств энергоснабжения не относится.

Группа 2. Конструкции иэлементы, связанные с натяжением проводов;

тяги консолей и кронштейнов;

закладные детали для ихкрепления;

штанги, хомуты и штангианкерных оттяжек;

компенсаторные ролики,полухомуты (с резьбой и сваркой);

детали для крепления жесткихпоперечин к наголовникам;

бугели штампованные и т.п.

Для группы 2 применять стальпо табл. 15.

Группа 3. Элементы узловкрепления поддерживающих устройств (сварные, штампованные, гнутые); элементызакладных деталей (кроме болтов), пяты и хомуты для крепления консолей икронштейнов и т.п.

Конструкции и элементынесущих, поддерживающих и фиксирующих устройств (сварные, гнутые,штампованные); опоры, ригели и оголовки жестких поперечин, прожекторные мачты,опоры молниеотводов, подкосы консолей, кронштейны ЛЭП и дополнительных проводов(кроме тяг из круглой стали), кронштейны анкерных оттяжек, стойки консольные ификсаторные, стойки-надставки для опор и жестких поперечин, траверсы переходныхопор, фиксаторы и фиксаторные кронштейны, коромысла анкеровок и т.п.,конструкции ОРУ и тяговых подстанций.

Таблица15

_________

^* Кроме круглой стали.

Для группы 3 применять стальпо табл. 16.

Таблица 16

___________

^* Кроме круглой стали

Группа 4. Конструкции ВЛ до1 кВ, вспомогательные конструкции и элементы (сварные, штампованные, гнутые);кронштейны для светильников и прожекторов, оснастка молниеотводов, деталиограничителей, анкеровочные устройства, заградительные щиты, детали заземленияи т.п.

Для группы 4 применять стальсогласно табл. 17.

Таблица17

__________

^* Кроме круглой стали.

Обозначения, принятые втабл. 15 - 17:

а) фасонный прокат толщинойдо 11 мм, а при согласовании с изготовителем до 20 мм; листовой - всех толщин;

г) для района II₄ для неотапливаемых зданий иконструкций, эксплуатируемых при температуре наружного воздуха, применятьтолщины не более 10 мм;

д) при толщине проката не более11 мм допускается применять сталь категории 3;

е) кроме опор ВЛ, ОРУ и КС;

ж) прокат толщиной до 10 мми с учетом требований разд. 10 СНиП по проектированию стальных конструкций;

и) кроме района II₄ для неотапливаемых зданий иконструкций, эксплуатируемых при температуре наружного воздуха.

Знак «+» означает, чтоданную сталь следует применять; знак «-» означает, что данную сталь в указанномклиматическом районе применять не следует.

1. Требования настоящихтаблиц распространяются на листовой прокат толщиной от 2 мм и фасонный прокаттолщиной от 4 мм по ГОСТ27772-88^*; сортовой прокат (круг, квадрат, полоса) применять поТУ 14-1-3023-80, ГОСТ 380-71^**(с 1990 г. ГОСТ535-88 и с 1991 г. ГОСТ 380-88 и ГОСТ19281-73^*. Указанные категории стали относятся к прокатутолщиной не менее 5 мм. При толщине менее 5 мм приведенные в таблице сталиприменяются без требований по ударной вязкости.

2. Климатические районыстроительства устанавливаются в соответствии с ГОСТ16350-80 «Климат СССР. Районирование и статистические параметрыклиматических факторов для технических изделий». Указанные в головке таблиц вскобках расчетные температуры соответствуют температуре наружного воздухасоответствующего района, за которую принимается средняя температура наиболеехолодной пятидневки согласно указаниям СНиП по строительной климатологии игеофизике.

3. При соответствующемтехнико-экономическом обосновании стали С345, С375 могут заказываться, какстали повышенной коррозионной стойкости (с медью) - С345Д, С375Д.

4. Применениетермоупрочненного прокатного нагрева фасонного проката из стали С345Т и С375Т,поставляемого по ГОСТ27772-88^* как сталь С345 и С375, не допускается в конструкциях,которые при изготовлении подвергаются металлизации или пластическим деформациямпри температуре выше 700 °С.

5. К сортовому прокату(круг, квадрат, полоса) по ТУ 14-1-3023-80, ГОСТ 380-71^**(с 1990 г. ГОСТ535-88) и ГОСТ19281-73^* предъявляются такие же требования, как к фасонномупрокату такой же толщины по ГОСТ27772-88^*. Соответствие марок сталей по ТУ 14-1-3023-80, ГОСТ380-71^* и ГОСТ19281-73^*, ГОСТ19282-73^*, сталей по ГОСТ27772-88^* следует определять по табл. 51, б главы СНиП попроектированию стальных конструкций.

5.2. Для болтовых соединенийконструкций контактной сети, а также для фундаментных блоков следует применятьстальные болты и гайки в соответствии с требованиями Главы СНиП II-23-81^* по проектированию стальных конструкций(табл. 57^*) с учетом того, что конструкции контактной сети нерассчитываются на выносливость.

5.3. Валики надлежитприменять:

при расчетной температуреминус 30 °С и выше - из углеродистой стали С235 по ГОСТ27772-88^*;

при расчетной температуреминус 40 °С и выше - из углеродистой стали С255 по ГОСТ27772-88^*;

при расчетной температуреминус 65 °С - из углеродистой стали или из низколегированной стали С345 по ГОСТ27772-88^*.

5.4. Приведенные вышепонятия «штампованные или гнутые» относятся только к холодной штамповке илигнутью (без нагрева).

5.5. Стальные конструкцииконтактной сети должны иметь надежное защитное покрытие от коррозии (окраска,оцинковка, алюминирование и т.п.).

Стальные сварныеконструкции, для которых предусматривается горячее оцинкование илиалюминирование, должны иметь сварные соединения встык; сварка внахлестку недопускается.

Все конструкции контактнойсети при изготовлении нужно маркировать с указанием года изготовления изавода-изготовителя; на каждую отгружаемую с завода партию конструкций идеталей должен быть сертификат с указанием марки стали.

5.6. Применение алюминиевыхсплавов для конструкции контактной сети допускается при технико-экономическомобосновании его целесообразности.

5.7. Для конструкцийконтактной сети в основном рекомендуются сплавы АМг2М, АМг2П, АД31Т, АД31Т1 всоответствии с требованиями СНиП по алюминиевым конструкциям.

5.8. Алюминиевые сплавымарок, не указанных в п. 5.7, применяют по отдельному разрешению организации,утверждающей проект.

5.9. Материалы для заклепок,болтов, отливок из литейных алюминиевых сплавов, а также для электродов иприсадочного материала следует применять в соответствии с указаниями пп. 2.6 -2.9 СНиП по алюминиевым конструкциям.

Расчетныехарактеристики материалов и соединений

5.10. Физическиехарактеристики стали (модули упругости, коэффициенты поперечной деформации,коэффициент литейного расширения, объемный вес) принимают согласно указаниямтабл. 63 приложения 3 Главы СНиПII-23-81^*по проектированию стальных конструкций.

5.11. Расчетныесопротивления стали при проектировании конструкций контактной сети принимаютсогласно указаниям пп. 3.1, 3.2 и табл. 2 и 7 Главы СНиП II-23-81* попроектированию стальных конструкций.

5.12. Расчетныесопротивления (усилия) при растяжении стального каната принимают равнымизначению разрывного усилия каната в целом, установленному государственнымистандартами или заводскими сертификатами, деленному на коэффициент безопасностипо материалу 1,6 и умноженному на коэффициент условий работы элементаконструкций, принимаемый по табл. 18.

5.13. Для конструктивныхэлементов, не перечисленных в табл. 18,коэффициент условий работы принимают m = 1.

5.14. Расчетныесопротивления сварных соединений, выполняемых при монтаже, должны бытьдополнительно понижены путем умножения на коэффициент, равный 0,8 (см. табл. 18).

5.15. Расчетныесопротивления болтовых соединений следует принимать по табл. 58^*-61^*главы СНиП II-23-81^* попроектированию стальных конструкций.

5.16. Расчетныесопротивления стали в конструкциях контактной сети понижают умножением накоэффициенты условий работы, принимаемые по табл.18.

Таблица18

5.17. Расчетныесопротивления деформируемых алюминиевых сплавов, отливок, сварных, заклепочныхи болтовых соединений для расчетных температур наружного воздуха в интервале от50 до 65 °С следует принимать согласно указаниям главы СНиП по проектированиюстальных конструкций.

5.18. При расчете элементови соединений конструкций и алюминиевых сплавов расчетные сопротивления следуетумножать на коэффициенты условий работы, принимаемые согласно указаниям главыСНиП по проектированию стальных конструкций.

Для сжато-изогнутыхэлементов консолей и фиксаторов при l ³ 200 коэффициент условийработы следует принимать m =0,8.

5.19. Расчетноесопротивление изгибу для стержневых фарфоровых изоляторов, применяемых вконсолях и фиксаторах, R_ф до Н/см²,принимают в соответствии с результатами испытаний следующим:

Дляконсольных изоляторов ИКСУ-27                              190

(при разрушающей нагрузке наизолятор в целом)           110

Для фиксаторных изоляторов VKL-60/7                            300

(при разрушающей нагрузке на изолятор в целом)              80

Примечание. При изменении геометрическихразмеров и технологии изготовления стержневых изоляторов расчетныесопротивления для них необходимо определять дополнительно.

Проектированиестальных конструкций опорных и поддерживающих устройств

5.20. Расчет стальныхконструкций контактной сети выполняют в соответствии с требованиями главы СНиПпо проектированию стальных конструкций и дополнительными указаниями данныхНорм.

5.21. Типовые консольныеопоры контактной сети рассчитывают на нагрузки, соответствующие огибающимэпюрам изгибающих моментов и поперечных сил, приведенным для железобетонныхопор в гл. 6настоящих Норм. Кроме этого, должна быть произведена проверка на действиенагрузок, возникающих при обрыве проводов.

Расчет нетиповых(индивидуальных) стальных опор следует производить на нагрузки, определяемые впроектах конкретными условиями.

5.22. Типовые стальныестанционные опоры гибких поперечин и фундаменты для них рассчитывают по обобщенным эпюрам изгибающих моментов,поперечных (перерезывающих) и продольных (вертикальных) сил.

Расчетные нагрузки дляпроектирования типовых стальных опор гибких поперечин определяют путемумножения значений нормативных нагрузок на обобщенный коэффициент перегрузки n_об = 1,15.

Для подбора опор гибкихпоперечин расчетным является режим гололеда с ветром или режим максимальноговетра. При небольшом поперечном пролете (до 30 м) расчетным может быть режиммаксимального ветра. Расчетным является сечение на уровне обреза фундамента.

Расчет опор гибких поперечинв направлении, перпендикулярном оси пути, производят на действие внешних сил отнатяжения поперечного несущего троса, приложенного к вершине опоры, и отнатяжений верхнего и нижнего фиксирующего тросов, приложенных соответственно навысоте 10 и 7,5 м от уровня обреза фундамента, а также от давления ветра наопору.

Горизонтальную силу отнатяжения поперечного несущего троса принимают равной частному от делениямаксимального изгибающего момента от вертикальных сил (считая трос как балку надвух опорах) на стрелу провеса троса в этом же сечении; вертикальнуюсоставляющую натяжения этого троса принимают равной половине вертикальных сил,действующих на трос.

Нормативная горизонтальнаясила натяжения поперечного несущего и фиксирующего тросов, принятая при расчететиповых опор гибких поперечин, приведена в табл. 19.

Таблица 19

Промежуточные опоры гибких поперечиннеобходимо проверять расчетом на следующие нагрузки:

а) усилия от анкеровкиодиночных проводов, создающие нормативный изгибающий момент на уровне обрезафундамента, - 100 кНм;

б) продольная составляющаяот нагрузок, действующих перпендикулярно оси пути при возможном развороте опорына 5°;

в) давление ветра на опору.

Анкерные опоры гибкихпоперечин рассчитывают на действие изгибающего момента вдоль пути, равного 250кНм на уровне обреза фундамента.

5.23. Стальные конструкцииопорных и поддерживающих устройств нужно проверять на действие монтажныхнагрузок.

5.24. Расчетцентрально-сжатых и центрально-растянутых элементов, а также расчет сварныхсоединений стальных конструкций опорных и поддерживающих устройств осуществляютсогласно указаниям СНиП II-23-81^*.

5.25. Расчет элементовстальных опор, на которые действуют нагрузки (изгибающие моменты)перпендикулярно и вдоль оси пути, для анкерных самонесущих опор или дляпромежуточных опор при обрыве проводов выполняют на усилия, получаемыесуммированием воздействия от моментов, действующих в двух взаимноперпендикулярных плоскостях.

5.26. Пространственнуюрешетчатую конструкцию металлической опоры следует рассматривать как консольныйстержень.

При действии на опорунесимметричной нагрузки усилия в элементах складываются из усилий от изгиба икручения.

Изгибающая силараспределяется между плоскими вертикальными фермами.

Усилия, возникающие прикручении в элементах призматических стержней квадратного и прямоугольногосечений, определяют по табл. 20.

В табл. 20; ; ; ; ; ; ; ; ;

l_o - расстояние от местаприложения крутящего момента для рассматриваемого сечения; da и dв -длины раскосов соответственно по сторонам a и в.

Крутящий момент в стержняхопределяют в зависимости от их вида в соответствии с табл. 21.

Таблица20

Таблица21

Перерезывающие силы в граняхпри кручении стержней определяют по табл. 22.

Таблица 22

5.27. Расчет деформаций(прогибов) опор с переменным по высоте моментом инерции допускается выполнятьделением всей высоты опоры на четыре части и определением среднего моментаинерции для каждой части.

Прогиб б вершиныопоры от действия силы Р, приложеннойв той же точке, определяют

,                                              (32)

где I₁, I₂, I₃, I₄ - моменты инерции посередине каждого из четырехучастков (рис. 11).

Рис. 11.Схема опоры с переменным моментом инерции для расчета ее прогибов в точках: а-А;б-Б

При действии нескольких силна опору их располагают на границах смежных участков.

Если необходимо определитьпрогиб d₂ точки В,в которой сила не приложена (например, на уровне контактного провода), тонаходят прогиб ближайшей точки на границе двух участков, а прогиб d₂ - по формуле (33).

,                                                                             (33)

(прогиб d₁ находят по формулам, аналогичным указанной выше дляопределения d).

5.28. При центрированиирешетки в конструкциях из одиночных уголков на обушок поясного уголка влияниеэксцентриситета в узлах можно не учитывать при расчете конструкций:

с учетом обрыва проводов насовместное действие продольной силы, поперечной силы и крутящего момента;

на расчетные нагрузки (безучета кручения), когда величины усилий в элементах решетки не превышают 15 %максимального усилия в поясе от той же нагрузки.

Если усилия в элементахрешетки превышают 15 % максимального усилия в поясе от той же нагрузки,необходимо центрировать раскосы на центр тяжести пояса или увеличиватьрасчетные усилия в элементах опоры (поясах и раскосах) путем умножения накоэффициент а, значения которогоприведены в табл. 23.

Таблица 23

5.29. Для составныхцентрально-сжатых стержней опор с поясами из равнобоких уголков, ветви которыхсоединены планками пли решетками, коэффициент продольного изгиба относительносвободной оси, перпендикулярной плоскости планок и решеток, нужно определять поприведенной гибкости l_гр, вычисляемой в соответствиис указаниями СНиП II-23-81^*.

Гибкость отдельных ветвей l_в на участке между планками должна быть не более 40.В составных стержнях с решетками гибкость отдельных ветвей На участках междуузлами не должна превышать приведенную гибкость l_пр стержня в целом.

5.30. Предельные гибкостиэлементов опор и жестких поперечин должны соответствовать требованиям главыСНиП по проектированию стальных конструкций.

5.31. Составные,внецентренно-сжатые сквозные стержни подлежат проверке как по общейустойчивости в соответствии с указаниями главы СНиП по проектированию стальныхконструкций, так и по устойчивости отдельных ветвей.

Отдельные ветви решетчатойстойки проверяют, как центрально-сжатые в панели с максимальным сжимающимусилием, которое определяют нормальной силой и изгибающим моментом,действующими в сечениях составной решетчатой стойки.

5.32. Проверку местнойустойчивости пояса стойки с планками в панели с максимальным изгибающиммоментом выполняют в соответствии с указаниями, главы СНиП II-23-81^* по проектированию стальных конструкций,как для элементов сплошного сечения.

Максимальный изгибающиймомент в ветви сквозного стержня с планками определяют:

для опоры, имеющей двестойки (швеллерной),

,                                                                                                 (34)

для опоры, имеющей четырестойки (уголковой),

.                                                                                                        (35)

где l_п - расстояние между центрамипланок; Q - максимальная поперечнаясила, действующая на опору и принимаемая постоянной по всей длине стойки.

Расчет планок (рис. 12) следует выполнять на перерезывающую силу Т и изгибающий момент М, определяемые по формулам (36) - (40)

для четырехгранных стоек

;                                                                                                (36)

;                                                                                              (37)

для трехгранных стоек

;                                                                                                 (38)

M = 0,6Q_пl_п;                                                                                              (39)

.                                                                                              (40)

Значение условной поперечнойсилы Q_усл, приходящейся на элементы одной грани составногостержня, определяют по табл. 24, где F_s площадь брутто всего стержня, см².

Рис. 12.Схема усилий при расчете планок стальных опор

Таблица24

5.33. Соединительные решеткиследует рассчитывать, как решетки у ферм.

5.34. Соединение ветвейвнецентренно-сжатого стержня с помощью планок не рекомендуется, если условнаяпоперечная сила меньше реальной поперечной силы.

Соединительные элементысквозных стержней в виде планок можно применять только при соединении их споясами на сварке.

Соединительные элементы(планки пли решетки) внецентренно-сжатых стержней нужно рассчитывать либо нафактическую поперечную силу, либо на условную поперечную силу. При этом вкачестве расчетной поперечной силы принимают большую из них.

5.35. На участкахпостоянного тока стальные опоры должны иметь изоляцию от арматуры или анкерныхболтов железобетонного фундамента, а на участках переменного тока такаяизоляция должна быть на опорах, заземляемых присоединением к рельсу наглухо безискровых промежутков при двухниточных рельсовых цепях СЦБ.

5.36. Местные нагрузки напанели поясов стальных решетчатых конструкций учитывают по их фактическойвеличине и направлению, считая панель, как трехпролетную балку, шарнирно-опертуюв узлах; при этом пояса рассчитывают на сложное сопротивление от действияпродольной силы и местного изгибающего момента.

5.37. При расположениианкерных болтов с эксцентриситетом относительно осей поясов и при наличииопорной рамы, служащей для передачи усилий от анкерных болтов поясам,допускается пользоваться приближенным расчетом, в котором не учитываютдополнительные моменты в поясах от указанного эксцентриситета.

При расчете опорной рамынеобходимо учитывать изгибающий момент, обусловленный наличием эксцентриситета е.

5.38. Схемы решетки, размерыпоперечных сечений и сбег стальных опор по высоте выбирают на основе сравнениявариантов с учетом специфики условий эксплуатации.

5.39. Конструкции стальныхопор должны учитывать условия крепления на них консолей, кронштейнов,поперечных несущих и фиксирующих тросов и т.п.

5.40. Если длина стальнойконструкции более длины выпускаемых промышленностью элементов проката (уголков,швеллеров и пр.), то при изменении сечений поясов следует ориентироваться наиспользование полных длин профильной стали по сортаменту.

Проектированиежестких поперечин

5.41. В зависимости отконструктивного выполнения и расчетной схемы жесткие поперечины могут бытьбалочного и рамного типов. В направлении, перпендикулярном к оси пути, жесткиепоперечины балочного типа рассчитывают, как балки на двух шарнирных опорах, апоперечины рамного типа - как рамы. В направлении вдоль пути ригель в обеихсхемах рассчитывают, как балку на двух шарнирных опорах с учетом реакции тросовподвески. Рекомендуется преимущественно применять поперечины рамного типа.

Для предотвращениягнездования птиц следует изготавливать нижнюю горизонтальную ферму жесткихпоперечин без распорок.

5.42. Жесткие поперечинырамного и балочного типов следует рассчитывать по несущей способности надействие суммарных расчетных нагрузок, а по деформациям - на действие суммарныхнормативных нагрузок. Для жестких поперечин, перекрывающих четыре и болеепутей, толщину раскосов и стоек ригелей допускается по согласованию с Госстроемпринимать до 5 мм. Рекомендуется для ригелей жестких поперечин применятьатмосферостойкие низколегированные стали.

Расчет прогибов ригелейжестких поперечин рекомендуется выполнять на нормативную суммарную нагрузку отпостоянной и временной нагрузки, при этом величина допускаемого вертикальногопрогиба должна составлять ¹/₁₅₀ длины пролета.Строительный подъем рекомендуется назначать равным прогибу.

5.43. В рамных поперечинахдля расчета деформаций опор с переменным по высоте моментом инерции всю высотуопоры можно разделить на три равные части, считая от вершины опоры до уровняповерхности грунта. Момент инерции каждой части определяют по среднему сечениюи принимают постоянным для всего участка.

5.44. Жесткие поперечинырамного типа не рекомендуется применять в неустойчивых и пучинистых грунтах.

5.45. Ригели жесткихпоперечин рамного типа выполняют в виде сквозных ферм, свариваемых накомплектовочных базах из отдельных блоков, длину которых определяют из условийперевозки на железнодорожном подвижном составе.

5.46. Требуемую по условиямрасположения путей длину поперечин обеспечивают уменьшением числа панелей вкрайних блоках.

5.47. В поперечинах рамноготипа требуемую длину поперечин, кроме уменьшения числа панелей, обеспечиваютизменением длины монтажных панелей.

5.48. Для каждой длиныпоперечины 2 - 3 типа по несущей способности за счет изменения сечения поясныхуголков.

5.49. В рабочих чертежахжестких поперечин необходимо приводить указания по подбору типоразмеровжелезобетонных опор и заделке их в грунте.

5.50. Расчет жесткихпоперечин необходимо выполнить на следующие сочетания нагрузок:

а) постоянные нагрузки всочетании с гололедом и ветровой нагрузкой при направлении ветраперпендикулярно оси пути;

б) то же при направленииветра вдоль оси пути;

в) постоянные нагрузки всочетании с действием ветра, направленного перпендикулярно оси пути;

г) то же при направленииветра вдоль оси пути;

д) постоянные нагрузки всочетании с гололедом и усилием, возникающим при обрыве несущего троса поодному главному пути.

Для рамных поперечинрешающим при расчете стоек является сочетание «а», а при расчете ригеля -сочетание «б» и «д».

Для балочных поперечинрасчет ригеля и стоек необходимо выполнять на сочетания «б», «г», «д».

5.51. Жесткие поперечины внормальном режиме рассчитывают на вертикальные нагрузки, сосредоточенные вместах крепления подвески к поперечинам, от массы контактной подвески,изоляторов и арматуры, а также гололеда на проводах и на нагрузки от гололедана поперечине, равномерно распределенные по ее длине при одновременном действииветровой нагрузки.

5.52. Массу ригеля рамнойжесткой поперечины учитывают в монтажном состоянии как для статическиопределимой двухшарнирной балки, свободно опирающейся на стойки. Полученнуюэпюру моментов суммируют с эпюрой моментов от нагрузок заданного расчетногосочетания в рамной схеме поперечины.

Первоначально, когданеизвестна масса конструкции ригеля рамной жесткой поперечины, ее принимают длярасчета по действующему типовому проекту балочных поперечин с коэффициентом0,9.

Расположение по длинепоперечины вертикальных нагрузок от контактных подвесок и станционных путей, атакже горизонтальной нагрузки от обрыва проводов принимают таким, котороесоздает наиболее тяжелые условия загружения.

При определении расчетных нагрузоккаждую из нормативных нагрузок умножают на коэффициент перегрузки.

5.53. На нагрузки, действующиевдоль пути (ветровые, усилие от обрыва несущего троса), ригель поперечинырекомендуется рассчитывать с учетом реакции тросов.

Ригель имеет расчетную схемупо типу двухшарнирной балки. Жесткость балки определяют, как сумму жесткостейдвух горизонтальных ферм ригеля.

Реакции тросов направлены всторону, противоположную действию внешней нагрузки, и приложены в местахприкрепления цепных подвесок к ригелю. При этом равномерно распределеннуюветровую нагрузку на ригель необходимо заменить сосредоточенными силами,приложенными в местах прикрепления к ригелю подвесок. Усилие от обрыва несущеготроса приложено как сосредоточенная сила в месте прикрепления к ригелю цепнойподвески одного из главных путей.

5.54. Для определенияреакций тросов ригель рассматривают, как статически неопределимую балку напромежуточных линейно деформируемых опорах в местах прикрепления продольныхнесущих тросов цепных подвесок. Цифрами на рис. 13,14 обозначены номера путей.

Места соединения ригеля сжелезобетонными стойками рассматривают как податливые опоры ввидудеформативности стоек.

Основная статически определимаясистема получается отбрасыванием лишних связей (промежуточных опор) и заменойих неизвестными силами х₁... х_i представляющими собой реакции тросов (см. рис. 13, 14), дляопределения которых составляются системы канонических уравнений.

Рис. 13.Схема для расчета жесткой поперечины с учетом реакции тросов:

а - общий вид; б - схемаригеля на упругих опорах; в -расчетная схема

а)

б)

в)

Рис. 14.Расчетная схема определения жесткости податливой связи:

а - расчетная схема поперечины в плане; б - действительная схема деформации ригеля; в - схема приложения усилия от реакции тросов

           (41)

Здесь d_ij - единичные перемещения понаправлению i-й связи от j-й реакции - находятперемножением единичных эпюр моментов:

,                                                                                        (42)

D_ip - грузовые перемещения понаправлению i-й связи - находятперемножением соответствующих площадей единичных эпюр моментов и грузовых эпюр:

,                                                                                     (43)

 - перемещение по направлению i-й податливой связи (в i-й точке подвеса гирляндыизоляторов) от единичной силы, приложенной в любой точке j ригеля, вследствиеподатливости опор на концах балки (перемещения вершин железобетонных стоек):

,                                                                                               (44)

а_ij - коэффициент положения связи относительно вершин стоек;

 - прогиб вершины стойки отприложенной к ней единичной силы:

.                                                                                 (45)

Коническую железобетонную опору, имеющую переменную подлине жесткость, разбивают на три равных участка. Момент инерции каждогоучастка определяют по среднему диаметру:

,                                                                                      (46)

 - аналогичные перемещения от внешних силопределяют по формуле:

                                                                                           (47)

Здесь а_iр - коэффициент положениявнешней силы относительно вершин стоек.

Жесткости К₁ податливых связейопределяют в зависимости от массы цепных подвесок G_i, гирлянд изоляторов g, а также от расстояния l, см от низа гирлянды доточки поворота (см. рис. 12).

С достаточной степеньюточности жесткость К_i может быть определена поформуле:

.                                                                    (48)

5.55. Жесткие поперечинырамного типа следует рассчитывать методом сил как трижды статическинеопределимые системы с жесткой или упруго податливой заделками стоек в грунте.

5.56. При расчетах надействие внешних сил уравнения деформации выражают условие равенства нулюперемещений по направлению лишних связей:

,

,                                                                 (49)

где х₁,х₂, х₃ - неизвестные силы по направлению отброшенных связейв основной системе.

5.57. Расчет жестких поперечинрамного типа рекомендуется выполнять на ЭВМ с использованием разработанной вЦНИИСе программы «Расчет и подбор жестких поперечин рамной конструкцииконтактной сети электрифицированных железных дорог», инв. № 50860000626.

5.58. Расчет элементовригелей жестких поперечин, представляющих собой пространственные конструкции изодиночных уголков, выполняется по рекомендациям главы СНиП по проектированиюстальных конструкций, гл. 5.

Проектированиеконсолей

5.59. Расчет консолейрекомендуется осуществлять на следующие сочетания нагрузок: основные; особые.

Размеры сечений следуетопределять по наиболее невыгодному сочетанию нагрузок.

Проверку расчетов надействие монтажных нагрузок и нагрузок, возникающих при обрыве проводов, нужнопроизводить для всех консолей.

5.60. Расчетцентрально-сжатых, центрально-растянутых и изгибаемых элементов, а такжесжато-изогнутых элементов, имеющих гибкость менее 200, и расчет соединенийстальных конструкций консолей производят в соответствии с указаниями главы СНиПпо проектированию стальных конструкций.

5.61. Расчет элементовконсолей, имеющих гибкость более 200, подверженных действию осевой силы(сжатию) с изгибом, производят в соответствии с указаниями настоящих Норм.

5.62. Всжато-изогнутых элементах консолей допускаются следующие величины наибольшихгибкостей:

Подкос консоли ………………….	l £ 350
Сжатая тяга ………………………	l £ 500
Растянутая тяга …………………..	без ограничений

5.63. Проверку устойчивости сжатых и сжато-изогнутыхстержней, имеющих гибкость более 200, производят путем определения коэффициентаустойчивости

,                                                                                   (50)

где  - критическая сила; EI_min - жесткость стержня; N - расчетное продольное усилие встержне; l - длина сжатой частистержня.

Величина коэффициентаустойчивости n_у < 2 не допускается.

5.64. Прочность сплошныхсжато-изогнутых (и растянуто-изогнутых) стержней, имеющих гибкость более 200,проверяют по формуле:

,                                                                       (51)

где N, М_х, M_y - расчетное значение продольной силы и изгибающих моментовотносительно осей х-х, у-у; F_нт - площадь нетто поперечногосечения стержня; I_x, I_у - моменты инерции сечениястержня относительно осей; х, у - координаты рассматриваемойточки сечения относительно его главных осей; m = 0,8 - коэффициент условийработы для сжато-изогнутых стержней с гибкостью более 200; R -расчетное сопротивление стали изгибу.

5.65. Сжатую тягу консолиследует рассчитывать как сжато-изогнутый элемент, сжимаемый продольной силой иизгибаемый моментом от собственного веса и моментом от продольной силы,величина последнего изменяется по мере изменения прогиба. Кроме этого,необходимо учитывать влияние эксцентриситета приложения продольной силы,обусловленного конструкцией тяги. Сжатые (жесткие) тяги применяют в техслучаях, когда при невыгоднейшем сочетании нагрузок в тяге возникают сжимающиеусилия любой величины или растягивающие усилия менее 0,5 кН.

5.66. При значениях коэффициентаустойчивости 2 ³ n_у £ 10 максимальный изгибающиймомент сжато-изогнутых стержней с гибкостью более 200 рекомендуется определятьпутем построения эпюры изгибающих моментов с учетом действия поперечных ипродольных сил по формуле

М_x= М¢_p×m_p + М¢_qm_q + М¢_мm_м                                                                 (52)

или

М_х = М_р + М_q + М_м,                                                                                  (53)

где М¢_p, М¢_q - текущее значение моментаот поперечных сил (сосредоточенных Ри равномерно расположенных q)без учета действия продольной силы N;М¢_м - значение момента от внешних сил на конец стержня(например, в точке крепления тяги к изогнутой консоли); m_p, m_q, т_м - условные эксцентриситеты, представляющие собойотношение суммарного момента от действия поперечных и продольных сил кизгибающему моменту от поперечных сил, соответственно m_p от сосредоточенной силы Р; m_q - равномерно распределенной нагрузки q и m_м - от момента Мна конце стержня.

Значения условныхэксцентриситетов в зависимости от коэффициента устойчивости п_у, и от отношения  или  определяют по табл.25, 26 и рис. 15.

Таблица25

При промежуточных значениях n_у и v_o или у_x величины m_p и m_q определяют по интерполяции.

5.67. Для сжато-изогнутыхстержней, имеющих гибкость l > 200 и коэффициентустойчивости n > 10, суммарныймаксимальный изгибающий момент, как правило, находят в тех же сечениях, вкоторых будет максимальный изгибающий момент от поперечных сил. Так, внеизолированных изогнутых консолях, а также в консолях с обратными фиксаторнымистойками максимальный изгибающий момент находят в точке крепления тяги ккронштейну консоли, а в остальных случаях - в точке крепления фиксатора ккронштейну консоли.

Для сжато-изогнутыхэлементов, имеющих коэффициент устойчивости n > 10, построение эпюры суммарных изгибающих моментов дляопределения максимального момента необязательно.

Таблица26

При промежуточных значениях n_у и v_x величину т_мопределяютпо интерполяции.

5.68. При определенииизгибающих моментов для составных стержней (металлический стержень с жесткосоединенным с ним стержневым изолятором) нагрузка от массы изолятора может бытьпринята в виде сосредоточенной вертикальной силы, приложенной в центре тяжестиизолятора.

5.69. Для типовых консолейследует определять предельные значения вертикальных и горизонтальных усилий суказанием точек их приложения на расчетной схеме.

5.70. Кронштейны консолей,на которых предусматривается крепление фиксаторов или фиксаторных стоек, нужнопроверять расчетом по деформациям.

Рис. 15.Расчетные схемы определения изгибающих моментов и прогибов сжато-изогнутыхстержней большой гибкости при нагружении:

а - сосредоточенной силой (М_р= М¹_рМ_р;;

б - распределенной нагрузкой (М_q= М¹_qm_q;;

в - изгибающим моментом (М_м= М¹_мm; ;

Относительная величинапредельного прогиба кронштейна консоли должна составлять ¹/₁₅₀,а абсолютная величина горизонтальной составляющей прогиба (от кратковременныхнагрузок) в точке крепления фиксатора или фиксаторной стойки не должнапревышать 35 мм. Прогибы сжато-изогнутых стержней определяют по рис. 15 и данным табл. 25и 26.

5.71. Прочность фарфоровыхстержневых изоляторов следует проверять по формуле:

,                                                                                 (54)

где М_и- максимальный расчетный изгибающий момент, действующий в сечении фарфоровогоизолятора; N_и - расчетная продольная сила; W_и и F_и - момент сопротивления иплощадь рассматриваемого сечения изолятора; m_ф.и - коэффициент условийработы фарфоровых стержневых изоляторов, принимаемый равным 0,7; R_ф - расчетное сопротивление фарфора изгибу; принимаютпо данным завода-изготовителя или по результатам испытаний.

Максимальный изгибающиймомент определяют в соответствии с указаниями п.5.66 для сечения по месту заделки фарфора в шапке изолятора, расположеннойсо стороны средней части пролета стержня.

5.72. Для построения эпюрыизгибающих моментов сжато-изогнутых стержней, нагруженных сосредоточенной силойР в пролете (см. рис. 13, а), после определения условного эксцентриситета m_p в сечении под силойопределяют эксцентриситеты для участка слева от силы

                                                                               (55)

и справа от силы

.                                                                (56)

Проектированиефиксаторов

5.73. Расчет фиксатороврекомендуется осуществлять на следующиесочетания нагрузок:

а) постоянные нагрузки всочетании с максимальным ветром;

б) постоянные нагрузки, атакже гололед при одновременном действии ветра.

Кроме этого, фиксаторныекронштейны и изоляторы, а также основные стержни фиксаторов следует проверятьна действие нагрузок, возникающих при обрыве проводов и при монтаже (массамонтера на основном стержне или фиксаторном кронштейне).

Размеры сеченийметаллических элементов следует определять по наиболее выгодному сочетаниюнагрузок.

5.74. Фиксаторы необходиморассчитывать по прочности, устойчивости стержней и устойчивости системыстержней сочлененных фиксаторов.

5.75. Расчет фиксаторов подеформациям заключается в определении прогибов их стержней под воздействиемкратковременных нагрузок.

Прогиб основного стержняфиксатора должен составлять не более ¹/₂₀₀ его длины.

5.76. Расчеты прочности иустойчивости стержней фиксаторов при гибкости более 200 следует производить всоответствии с указаниями настоящих Норм.

5.77. Максимальная гибкостьсжато-изогнутых стержней фиксаторов не должна быть более 550, при этом значениекоэффициента устойчивости должно быть не менее 2.

5.78. Прочность стержнейфиксаторов при l < 200 и фиксаторныхстоек нужно проверять в соответствии с указаниями СНиП II-23-81^*.

5.79. Прочность иустойчивость дополнительных стержней (сочлененных фиксаторов) из алюминиевыхсплавов, имеющих гибкость l £ 150, следует проверять в соответствиис указаниями СНиП по проектированию стальных конструкции, а при гибкости l > 150 - в соответствии с указанияминастоящих Норм. При этом модуль упругости и расчетное сопротивление принимаютпо данным СНиП.

5.80. Конструкциификсаторных устройств должны учитывать возможность перетекания токов вшарнирных соединениях (при разности потенциалов в несущем тросе и контактномпроводе).

5.81. Длины основныхстержней фиксаторов определяют в зависимости от габарита установки опоры,величины зигзага контактного провода, длины дополнительного стержня, а также отпринятой схемы конструктивного выполнения консоли и фиксатора.

5.82. Длина дополнительногостержня фиксатора полукомпенсированной подвески должна быть не менее 1200 мм, адля компенсированной подвески (кроме воздушных стрелок) может быть уменьшена дозначений, определяемых расчетом.

5.83. Фиксаторы контактнойсети (кроме гибких на внешней стороне кривых малых радиусов, фиксаторованкеруемой ветви на сопряжениях и на фиксирующих тросах поперечин) должны бытьсочлененными. Часть веса фиксатора, передаваемая на контактный провод, должнабыть минимальной.

5.84. Конструкции фиксаторовдолжны иметь устройства, предотвращающие потерю устойчивости системы придействии ветра.

5.85. Узлы крепленияфиксаторов к фиксаторным кронштейнам, стойкам, фиксирующим тросам поперечиндолжны обеспечивать шарнирность в горизонтальном и вертикальном направлениях.

6.ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ОПОР

Общие указания

6.1. Железобетонные опорыдолжны проектироваться в соответствии со СНиП 2.03.01-84 как объекты,имеющие важное народнохозяйственное значение высокой надежности, котораяобеспечивается расчетом, выбором материалов и соответствующим назначениемразмеров и конструированием.

Железобетонные опоры могутприменяться в районах с расчетной температурой не ниже 70 °С и в сейсмическихрайонах до 9 баллов включительно.

6.2. Рекомендуетсяпреимущественно применять предварительно напряженные опоры кольцевого сечения.В отдельных случаях на основании технико-экономических расчетов могутприменяться опоры и других сечений, а также опоры без предварительногонапряжения арматуры.

6.3. При проектировании опордолжны приниматься конструктивные схемы, обеспечивающие прочность, жесткость,трещиностойкость, а также устойчивость опор в грунте на стадии монтажа иэксплуатации.

Рекомендуется применятьопоры двух типов: объединенных с фундаментной частью (нераздельные) и сотдельными фундаментами (раздельные).

Нераздельные опоры следуетприменять в сухих и обводненных грунтах (независимо от уровня грунтовых вод).

Раздельные железобетонныеопоры следует применять в сильно обводненных грунтах (где затруднена разработкакотлованов), а также, когда не обеспечивается устойчивость в грунте нераздельныхопор.

Основныерасчетные требования

6.4. Железобетонные опорыдолжны удовлетворять требованиям расчета по прочности и по пригодности кнормальной эксплуатации.

Расчет по прочности долженобеспечить конструкции от любого вида разрушений. Расчет по пригодности кнормальной эксплуатации должен обеспечивать опоры от недопустимых по ширинераскрытия трещин для сохранности от коррозии арматуры, а также от чрезмерныхпрогибов.

6.5. Расчет опор попредельным состояниям производится для всех стадий - изготовления,транспортирования, монтажа и эксплуатации.

Расчет опор по раскрытиютрещин и по деформациям допускается не проводить, если при опытной проверкеустановлена их достаточная трещиностойкость, а жесткость конструкций в процессеих эксплуатации достаточна.

6.6. Железобетонные опорыконтактной сети следует рассчитывать на нагрузки поперек пути по огибающимэпюрам изгибающих моментов и поперечных (перерезывающих) сил (рис. 16), значения для которых приведены в табл. 27, а также на нагрузки вдоль пути при обрывепроводов в соответствии с данными главы 2 настоящих Норм. Нормативныенагрузки для расчета железобетонных опор можно определять путем делениярасчетных нагрузок на обобщенный коэффициент надежности по нагрузке, равный1,15.

6.7. Подземная часть эпюры(см. рис. 16), показанная пунктиром, можетизменяться в зависимости от длины части опоры, расположенной ниже условногообреза фундамента, а также при применении раздельных опор или опор с обратнойконичностью.

6.8. Значения нагрузок,применяемых в расчетах опор, необходимо умножать на коэффициент надежности поназначению, принимаемый для сооружений II класса ответственности равным g = 0,95.

6.9. К трещиностойкостижелезобетонных опор предъявляются требования II категории трещиностойкостиконструкций, допускающих ограниченное по ширине непродолжительное раскрытиетрещин при условии их последующего надежного закрытия. Предельно допустимаяширина раскрытия трещин должна составлять: для условий неагрессивной среды 0,15мм, для слабоагрессивной среды - 0,1 мм, для среднеагрессивной среды - 0,05 мм.В сильноагрессивной среде трещины в опорах не допускаются.

Указанные требования ктрещиностойкости опор относятся к поперечным трещинам.

Во избежание образования ираскрытия продольных трещин в опорах следует принимать конструктивные мерыпутем установки в вершине и комле дополнительной поперечной арматуры, а такжеограничивать значения сжимающих напряжений в бетоне в стадии предварительногообжатия в соответствии с рекомендациями табл. 7 СНиП 2.03.01-84.

6.10. Прогибы железобетонныхопор не должны превышать предельно допустимых значений, устанавливаемых из условия обеспечения нормальноготокосъема.

Рис. 16.Огибающие обобщенные эпюры для расчета железобетонных опор контактной сети:

а - изгибающих моментов; б - перерезывающих сил (В скобках для опор 15,6 м); I - условный обрез фундамента