Расчет нагрузок на опору от проводов и тросов
Расчет нагрузок на опоре -по вершинам шестиугольника, решетка граней -перекрестная несовмещенная в узлах смежных граней. Высота крепления гирлянд нижних проводов равна 14,0 м, что на основании расчета проводов марки АС-120/19 при заданных климатических условиях соответствует габаритному пролету 
Тип опоры выбираем из табл. 2.1 [l]. Из этих же источников выбираем марку провода, габаритный и ветровой пролеты.
Весовой пролет 
ветровой пролет 
Находим стрелу провеса провода
где
габаритный пролет;
табл. 2.2 [l] -удельная нагрузка в рассматриваемом режиме от
собственного веса;
табл. 2.2 [l] -напряжение в рассматриваемом режиме при среднегодовой
температуре;
Вычисляем высоту центра тяжести проводов по формуле:
где
стрела провеса провода или троса;
средняя высота точки подвеса провода или троса к изоляторам
Возьмем изоляторы ПФ-70-В, длина 0,69 м, масса 19,0 кг по табл. 2.3 [l]
Высота центра тяжести проводов:
Грозозащитный трос имеет меньшую стрелу провеса. Рассчитаем ее:
Высота центра тяжести троса
Находим расчетные нагрузки на опору от проводов и тросов:
1. Расчетная вертикальная нагрузка от собственного веса проводов определяется по формуле
где
нормативная нагрузка от 1 м провода или троса;
весовой пролет;
С учетом коэффициента перегрузки n =1,1
2. Расчетная нагрузка от веса гололедных отложений на проводах
где
нормативная нагрузка от веса гололедных отложений на 1 м провода, определяется в предположении цилиндрической формы гололедных образований с удельным весом льда 
и толщиной стенки гололеда с
|
|
|
где
диаметр провода
по табл. 2.7 
по табл. 2.6 [l]
Суммарная нагрузка от веса провода с гололедом
С учетом коэффициента перегрузки 
3. Нормативная горизонтальная нагрузка от давления ветра на провода
а) при отсутствии гололеда
где
давление ветра на 1 м провода, 
Скоростной напор ветра 
по табл. 2.4 [l]
Увеличение напора по высоте
где
коэффициент увеличения скоростных напоров и скоростей ветра по высоте
по табл. 2.5 [l]
угол между направлением ветра и проводами;
коэффициент, учитывающий влияние длины пролета,
коэффициент лобового сопротивления;
коэффициент неравномерности распределения ветра по длине пролета
Все коэффициенты выбираются из табл. 2.8 [l]
Ветер направлен перпендикулярно линии
угол 
б) с гололедом
В этом режиме, 
т.е. скоростной напор уменьшается в четыре раза
где 
табл. 2.11 [l]
4.Нагрузка от тяжения проводов
где
F - площадь поперечного сечения провода,
по табл. 2.7 [l]
напряжение в проводе при среднегодовой температуре,
|
|
|
по табл. 2.2.
Нормативная нагрузка по аварийному режиму
где
коэффициент нормативной нагрузки,
b = 0,5 по табл. 2.9 [l]
5. Для данного напряжения линии применяется трос марки С-35, массой
площадь поперечного сечения равна 
, диаметр 8,0 мм табл. 2.10
Нагрузка от собственного веса троса
с учетом п = 1,1
6.Нормативная нагрузка от гололеда на тросе
с учетом 
7. Нормативная горизонтальная нагрузка от давления ветра на трос
а) при отсутствии гололеда
угол 
угол
б) с гололедом
8.Нагрузка от тяжения троса
где F - площадь поперечного сечения троса, мм2,
F = 38,01 мм2, табл. 2.10 [l]
напряжение в тросе при наибольшей нагрузке и низшей температуре,
табл. 2.2.
При аварийном режиме
С учетом понижающего коэффициента -0,8 (для промежуточных опор) и п = 1,3
9. Нагрузка от веса гирлянды изоляторов с учетом п = 1,1 равна
где
19,0 кг - вес гирлянды изоляторов
Расчетные нагрузки на опору от проводов и троса сведены в табл. 2.1.
Таблица 2.1.
| Наименован ие нагрузки | Обо знач ение | Нормальный режим. Ветер без гололеда направлен перпендикулярно оси линии | Нормальный режим. Ветер без гололеда направлен под углом 45° к оси линии | Нормальный
режим. Ветер с гололедом направлен перпендикулярно оси линии | Аварийный режим. Обрыв крайней фазы. Гололеда и ветра нет | Аварийный режим. Обрыв троса. Гололеда и ветра нет | |||
| Вес провода | 
| 442,046 | 442,046 | 442,046 | 442,046 | ||||
| Вес троса |
| 128,865 | 128,865 | 128,865 | 128,865 | ||||
| Вес провода с гололедом |
|
|
| 1309,34 |
|
| |||
| Вес троса с гололедом |
|
|
| 595,69 |
|
| |||
| Вес гирлянды изоляторов |
| 20,9 | 20,9 | 20,9 | 20,9 | 20,9 | |||
| Давление ветра на провод |
| 278,1 | 135,9 | 200,3 |
|
| |||
| Давление ветра на трос |
| 156,1 | 78,04 | 159,33 |
|
| |||
| Тяжение провода при обрыве |
|
|
|
| 595,08 |
| |||
| Тяжение троса при обрыве |
|
|
|
|
| 1225,44 | |||
Расчетные нагрузки на опору от проводов и троса
2.2. Расчет ветровой нагрузки на конструкцию опоры
Определяем ветровую нагрузку на конструкцию опоры. В соответствии с требованиями норм при расчете пространственных конструкций рассматриваем два направления ветра:
a) перпендикулярно оси линии;
b) под углом 
к оси линии;
Ветровую нагрузку на решетчатую пространственную конструкцию, когда ветер направлен перпендикулярно оси линии, т.е. к боковой грани опоры, вычисляем по формуле:
|
|
|
где
коэффициент динамичности, учитывающий порывы ветра для стальных опор высотой до 40 м (для опор башенного типа 1,5);
площадь конструкции или ее части по наружному обмеру с наветренной стороны на плоскость, перпендикулярную направлению ветра;
коэффициент перегрузок;
аэродинамический коэффициент;
нормативный скоростной напор ветра.
При ветре, направленном под углом 
к оси линии, нагрузки, действующие на перпендикулярную грань ствола
где
расчетная нагрузка при действии ветра на наиболее широкую грань
|
Ветровую нагрузку на траверсы сначала вычисляем в предположении действия ветра перпендикулярно плоскости траверсы, а затем с помощью коэффициентов вычисляем по формулам:
при ветре, направленном перпендикулярно оси линии
при ветре, направленном под углом к оси линии
Скоростной напор ветра возрастает с увеличением высоты. Определяем его путем умножения на поправочный коэффициент из табл. 2.5. 
Аэродинамический коэффициент 
определяем из СНиП 2.01.07-85
относится к площади контура наветренной грани
где
коэффициент 
равен
1,0
0,9
1,2
где
аэродинамический коэффициент i-го элемента конструкций, для профилей 
площадь проекции i-го элемента на плоскость конструкции,
площадь, ограниченная контуром конструкции.
Коэффициент заполнения
Ветровую нагрузку следует относить к площади, ограниченной контуром 
. Направление оси X совпадает с направлением ветра и перпендикулярно плоскости конструкции.
определяем из табл. 2.13.
Верхняя траверса
Площадь, ограниченная контуром траверсы (рис. 2.2.)
Площадь элементов фермы
где
ширина одной из граней i-го уголка,
длина i-го уголка
Коэффициент заполнения равен
при 
имеем 
Аэродинамический коэффициент равен
Отсюда
Средняя траверса
Площадь, ограниченная контуром траверсы (рис. 2.3.)
Площадь элементов фермы
Коэффициент заполнения равен
при имеем 
Аэродинамический коэффициент равен
Отсюда
Нижняя траверса
Площадь, ограниченная контуром траверсы (рис. 2.4.)
Площадь элементов фермы
Коэффициент заполнения равен
при имеем 
Аэродинамический коэффициент равен
Отсюда
Тросостойка
Площадь, ограниченная контуром тросостойки (рис. 2.5.)
Площадь элементов фермы
Коэффициент заполнения равен
при имеем 
Аэродинамический коэффициент равен
Отсюда
Верхняя секция
Площадь, ограниченная контуром секции (рис. 2.6.)
Площадь элементов фермы
Коэффициент заполнения равен
при имеем 
Аэродинамический коэффициент равен
Отсюда
Средняя секция
Площадь, ограниченная контуром секции (рис. 2.7.)
Площадь элементов фермы
Коэффициент заполнения равен
при имеем 
Аэродинамический коэффициент равен
Отсюда
Нижняя секция
Площадь, ограниченная контуром секции (рис. 2.8.)
Площадь элементов фермы
Коэффициент заполнения равен
при имеем 
Аэродинамический коэффициент равен
Отсюда
Расчетные ветровые нагрузки на конструкцию опоры сведены в табл. 2.2.
Таблица 2.2.
Определение ветровой нагрузки на конструкцию опоры
| Наименование секции | К, коэффициент увеличения скоростного напора по высоте | Нормативный скоростной напор, даН/м2
| Ai, площадь элементов фермы, м2 | Площадь контура фермы Ak, м2 | Φ, коэффициент заполнения | Аэродинамический коэффициент для плоской фермы Cx | При b/h=1, η | Аэродинамический коэффициент пространственной фермы, Ct | Расчетная ветровая нагрузка, даН | |||
|
| При ветре, направленном перпендикулярно оси, Wпер | При ветре под углом | ||||||||||
| 
| |||||||||||
| Верхняя траверса | 1,2 | 60 | 0,48 | 1,45 | 0,33 | 0,46 | 0,62 | 0,75 | 117,45 | 52,85 | 76,34 | 52,85 |
| Средняя траверса | 1,11 | 55,5 | 0,39 | 1,54 | 0,25 | 0,35 | 0,73 | 0,61 | 93,85 | 42,23 | 61,0 | 42,23 |
| Нижняя траверса | 0,98 | 49 | 0,26 | 1,6 | 0,16 | 0,22 | 0,91 | 0,42 | 59,27 | 26,67 | 38,53 | 26,67 |
| Тросостой- ка | 1,36 | 68 | 0,41 | 0,89 | 0,46 | 0,64 | 0,41 | 0,9 | 98,04 | 44,12 | 63,72 | 44,12 |
| Верхняя секция | 1,11 | 55,5 | 1,815 | 5,6 | 0,32 | 0,45 | 0,63 | 0,73 | 408,39 | 183,78 | 265,45 | 183,78 |
| Средняя секция | 0,75 | 37,5 | 3,02 | 15,86 | 0,19 | 0,27 | 0,82 | 0,49 | 524,57 | 236,06 | 340,97 | 236,06 |
| Нижняя секция | 0,5 | 25 | 0,595 | 3,24 | 0,18 | 0,25 | 0,83 | 0,46 | 67,07 | 30,18 | 43,6 | 30,18 |
2.3. Определение усилий в поясах ствола опоры
Так как каждая секция имеет по своей длине пояса одного и того же профиля, то для определения размера профиля достаточно найти усилия в нижней секции панели.
Усилия в поясах при ветре, направленном под углом 
к оси линии, определяем по формуле:
где
база в рассматриваемом сечении,
суммарный изгибающий момент в расчетных сечениях от нагрузок, перпендикулярных оси линии,
суммарный изгибающий момент в расчетном сечении от нагрузок, направленных вдоль оси линии,
суммарный вес всех элементов выше расчетного сечения.
Если ветер направлен перпендикулярно оси линии, то
Суммарные изгибающие моменты, подсчитанные на всю опору, воспринимаются двумя параллельными гранями опоры и поэтому делятся на 2. По этой же причине вес, подсчитанный для всей опоры, разделен на 4.
Как показали предварительные расчеты, для верхней секции и тросостойки расчетным является нормальный режим при ветре с гололедом. Расчетную ветровую нагрузку на конструкцию при ветре с гололедом, направленном перпендикулярно оси линии, определяем на основании расчетов ветровой нагрузки без гололеда с учетом различных коэффициентов перегрузки по формуле:
Нагрузки от ветра при гололеде сводим в таблицу 2.3.
Таблица 2.3.
Нагрузка на конструкцию при ветре с гололедом
| Верхняя траверса | Средняя траверса | Нижняя траверса | Тросостойка | Верхняя секция | Средняя секция | Нижняя секция | Всего |
| 6,68 | 7,43 | 4,56 | 9,18 | 38,23 | 49,10 | 6,28 | 121,46 |
Определяем суммарные изгибающие моменты в расчетных сечениях.
Тросостойка. Расчетный режим при ветре с гололедом
где
нагрузка от ветра при гололеде на тросостойку;
высота тросостойки;
нагрузка от ветра на трос;
вес троса с гололедом.
В общем случае 
, где 
нагрузка, действующая на какую-то рассматриваемую часть опоры; плечо действия силы. Точка, относительно которой рассматривается действие момента, лежит на пересечении центральной оси опоры с линией, вдоль которой делается сечение опоры. Для тросостойки это линия сечения А-А.
Верхняя секция. Расчетный режим при ветре с гололедом
Средняя секция. Расчетный режим при ветре без гололеда
Нижняя секция. Расчетный режим при ветре без гололеда
Расчетный вес опоры на основании предварительных расчетов с учетом n=1,1
принят равным
Расчетный вес погонного метра опоры равен
Расчетная база в сечении А-А 
В рассматриваемом случае нагрузка при давлении ветра под углом к оси линии оказалась нерасчетной вследствие того, что ветровая нагрузка на конструкцию опоры составляют 50% суммарной нагрузки на опору.
2.4. Определение усилий в раскосах ствола опоры
Для раскосов в рассматриваемом случае расчетным является аварийный режим –обрыв троса или обрыв провода. Действие крутящего момента при расчете заменяем действием двух пар сил, которые приложены непосредственно к граням опоры.
Как видно из схемы совместного действия тяжения Т и пар сил Ткр, заменяющих крутящий момент, в одной из граней силы Т/2 и Ткр (рис. 2.9.) складываются, эта грань и является расчетной.
Для определения усилия в раскосах от поперечной силы удобнее использовать формулу, по которой определяются усилия в нисходящих раскосах.
При расчете раскосов необходимо учитывать схему решетки.
Для треугольной схемы решетки применяется следующая формула расчета усилий в раскосах:
(1)
Для перекрестной схемы решетки применяется формула:
(2)
где, 
и 
-углы, которые измеряются на правом или левом поясе , но всегда для нисходящего раскоса
база в рассматриваемом сечении исследуемой грани;
база в том же сечении, но на грани, перпендикулярной исследуемой грани.
Все углы и базы берутся из расчетного эскиза опоры, который выполняется в пункте 2.2. Сила Т берется из таблицы 2.1.
Определяем усилия в раскосах тросостойки. Расчетным является режим обрыва троса.
где плечо силы или длина вылета тросостойки. 
. При расчете 
раскосов, длина вылета верхней траверсы, 
, длина вылета средней траверсы, 
длина вылета нижней траверсы.
тяжение троса при обрыве
Тогда усилия в раскосах:
Расчетным режимом для раскосов 
является обрыв троса. Расчетным режимом для раскосов является обрыв провода на верхней траверсе, для раскосов 
обрыв провода средней траверсы, 
обрыв провода нижней траверсы.
Таблица 2.4.
Вычисление усилий в раскосах
| Обозначение раскоса | База символа в сечении | Угол нисходящего раскоса |
|
|
| Усилие в раскосе даН | |
| 
| ||||||
| 0,5 | 0,5 | 45 | 0,763 | 753,264 | 1004,352 | 2260 |
| 0,5 | 0,5 | 45 | 0,763 | 753,264 | 100,352 | 2260 |
| 0,8 | 0,8 | 40 | 0,408 | 1963,764 | 476,064 | 995,3 |
| 0,8 | 0,8 | 45 | 0,707 | 1963,764 | 476,064 | 2155,8 |
| 0,8 | 0,8 | 43 | 0,427 | 1457,946 | 476,064 | 826,4 |
| 0,8 | 0,8 | 45 | 0,707 | 1457,946 | 476,064 | 1709,4 |
| 1,8 | 1,8 | 48 | 0,208 | 1190,16 | 1071,144 | 469,4 |
| 1,8 | 1,8 | 45 | 0,680 | 1190,16 | 1071,144 | 854,0 |
| 1,8 | 1,8 | 45 | 0,680 | 1190,16 | 1071,144 | 854,0 |
| 1,8 | 1,8 | 45 | 0,196 | 1190,16 | 1071,144 | 444,2 |
,
2.5. Определение усилий в стержнях траверс
Верхняя траверса. Расчетная схема (рис. 2.10)
Находим усилие в поясе. Расчетный режим –обрыв провода. По формулам геометрии (примерно) находим объем каркаса всех элементов опоры (V=38,61 м3). Разделив вес опоры на этот объем, получим вес 1 м3 опоры (ρ=50,09 кг/м3). Далее, умножая объем отдельных элементов на ρ и на коэффициент перегрузки n=1,1, получим массу отдельных элементов. Вес траверсы, полученный таким образом, равен 
Расчетный вес монтажной линии 
где 
и 
Тогда находим усилия в тяге. Расчетный режим –нормальный при гололеде:
Средняя траверса. Расчетная схема (рис. 2.11)
Нижняя траверса. Расчетная схема (рис. 2.12)
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 5184; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!