負載及其計算PPT學習教案

1、會計學1 負載及其計算負載及其計算 6設計冰負載的選擇設計冰負載的選擇 中國的覆冰重點地區(qū)在云貴川和湘鄂贛等省份。 覆冰溫度一般為0 -6之間，設計溫度一般選取-5； 覆冰厚度可達120mm！ 線索覆冰厚度不得小于該地區(qū)實際觀測到每五年一遇每五年一遇的最大冰厚（建議取建議取10年一遇年一遇）。 覆冰考慮為圓筒形沿導線表面等厚度分布,不考慮導線截面的不規(guī)則形狀,設計資料中只給出承力索 覆冰厚度。接觸網計算時一般不考慮吊弦及其線夾的覆冰載荷,考慮到受電弓滑板運行中的刮冰作用,計 算接觸線冰厚時應折算為承力索覆冰厚度的一半。 線索覆冰的密度因地區(qū)和結冰情況不同而異,為統(tǒng)一起見,一般取為0.9g/cm

2、3。 簡單說來，冰對接觸網的影響有兩方面：增加線索的機械負荷；影響正常供電。 1.11.1高速接觸網的設計氣象條件高速接觸網的設計氣象條件 第一章第一章 高速接觸網的附加負載及其計算高速接觸網的附加負載及其計算 第2頁/共19頁第1頁/共19頁 7隧道內氣象條件隧道內氣象條件 整個錨段均在隧道內時，隧道內最高溫度比外部低10； 部分錨段在隧道外時，按全部在隧道外的條件計算； 不計冰、風負載時，隧道內最低溫度比外部高5。 接觸線無弛度時的溫度低于平均溫度，其目的是減少接觸線的負弛度。 簡單鏈形懸掛： 彈性鏈形懸掛： 吊弦及定位器處于正常位時的溫度 該溫度取全年保持時間最長的溫度，設計時取最高溫度

3、和最低溫度的平均值 1.11.1高速接觸網的設計氣象條件高速接觸網的設計氣象條件 第一章第一章 高速接觸網的附加負載及其計算高速接觸網的附加負載及其計算 第3頁/共19頁第2頁/共19頁 I區(qū)：南方沿海易受臺風侵襲的浙江 、福建東部、廣東、廣西等沿海地 區(qū)； II區(qū)：安徽、山東、江蘇等大部分華 東地區(qū) ； III區(qū)：西南部非重冰地區(qū)以及福建 、廣東等受臺風影響較弱地區(qū) IV區(qū)：西北大部分地區(qū)區(qū)：西北大部分地區(qū)、華北及京 、津、唐等地區(qū)； V區(qū)：華東、中南和西南三個地區(qū)的 廣大山區(qū)； VI區(qū)： 泛指湖北、湖南、河南以及 華北平原的大部分地區(qū)； VII區(qū)： 適用于寒潮風較強烈的地帶 ，如東北大部分

4、地區(qū)，河北的承德 、張家口一帶； VIII區(qū)： 適用于覆冰嚴重的地區(qū)，如 山東、河南的大部分地區(qū)，湘中、 粵北重冰地帶； IX區(qū)：云貴高原重冰地區(qū)。 為設計標準化和規(guī)范化，減少設計工作量，劃分九 大氣象區(qū)。 該數(shù)據(jù)只供參考，應結合當?shù)貧庀髼l件確定！該數(shù)據(jù)只供參考，應結合當?shù)貧庀髼l件確定！ 8典型氣象區(qū)典型氣象區(qū) 第一章第一章 高速接觸網的附加負載及其計算高速接觸網的附加負載及其計算 第4頁/共19頁第3頁/共19頁 1.21.2冰風荷載對接觸網線索的作用冰風荷載對接觸網線索的作用 風會給接觸網帶來附加負載，嚴重時會 吹斷線和支柱，破壞接觸網系統(tǒng)的正常工作 。 設計風速是接觸網設計最基本的設計參

5、 數(shù)之一。但要準確選定設計風速是一件非常 困難的事情，因為它會因地而生、因地而變 。 在接觸網中是以10米記錄10min的平均 風速作為設計依據(jù)的。 最大瞬時風速和最大平均風速間有1.5倍 （平均而言）的關系。 地形與風速地形與風速 風隨著它在地表面的高度、地形等種種 因素而變化。 在地表面附近，由于地表面地形地物不 規(guī)則產生的摩擦作用，高度增加風速也增加 ，反之，減小。它們之間有如下關系： 第一章第一章 高速接觸網的附加負載及其計算高速接觸網的附加負載及其計算 1 1風對接觸網的作用風對接觸網的作用 第5頁/共19頁第4頁/共19頁 （1 1）過荷載：接觸懸掛的實際重量超過設計值）過荷載：接

6、觸懸掛的實際重量超過設計值, ,從而導致接觸網機械和電氣事故。從而導致接觸網機械和電氣事故。 （a）垂直荷載）垂直荷載 覆冰條件下，冰的重量會增加支持結構和線索的垂直負載,線索弛度加大，低壓線與高壓線間 因風吹擺動而引起短路事故；覆冰增加的導線張力將傳到支柱上，增加所有支柱及其基礎的扭矩, 造成支柱變形、基礎下沉。 （b）水平荷載）水平荷載 導線因覆冰使迎風面增大,因此,風吹覆冰導線所產生的水平荷載也隨之增加。覆冰期間的最大最大 水平荷載水平荷載將在風速與冰量的某種關系下發(fā)生。 2覆冰對導線的主要危害覆冰對導線的主要危害 第一章第一章 高速接觸網的附加負載及其計算高速接觸網的附加負載及其計算

7、1.21.2冰風荷載對接觸網線索的作用冰風荷載對接觸網線索的作用 第6頁/共19頁第5頁/共19頁 （c）縱向荷載）縱向荷載 因為接觸網跨距不一，懸掛高度不同，或相鄰各跨之間安裝質量不同，,使導線在覆冰時 引起縱向靜力不平衡，產生縱向荷載。 當覆冰不均勻、自行脫落或被擊落時,導線的懸掛點處會產生很大的沖擊荷載,造成導線脫 落,線夾斷裂； （d）振動荷載）振動荷載 冰和雪花在導線表面的不同積聚形狀會引起導線對風所引起的振動的敏感性,產生振動荷 載。當導線上凝聚霜淞時,其載面增大,形狀仍保持為均勻圓形, 而霜層幾乎不改變導線阻尼,因 此,一定的風力所引起的導線振動,其頻率低于裸線時的頻率,而振幅比

8、裸線時小,并且,頻率下降 可能低到防振裝置的有效運行范圍以下。 第一章第一章 高速接觸網的附加負載及其計算高速接觸網的附加負載及其計算 1.21.2冰風荷載對接觸網線索的作用冰風荷載對接觸網線索的作用 2覆冰對導線的主要危害覆冰對導線的主要危害 第7頁/共19頁第6頁/共19頁 (2)(2)不同期脫冰或不均勻覆冰事故不同期脫冰或不均勻覆冰事故 相鄰跨距的導線覆冰不均或脫冰不同步，會產生張力差,使導線在線夾內滑動。不均勻覆冰產生的 張力差是靜負荷,故線索斷口有縮頸現(xiàn)象；不同期脫冰產生的張力差是動負荷,線股斷口無縮頸現(xiàn)象。 脫冰會使導線跳躍,。 (3)(3)絕緣子串冰閃事故絕緣子串冰閃事故 絕緣子

9、覆冰或被冰凌橋結后，絕緣強度下降,泄漏距離縮短, 融冰時,絕緣子的局部表面電阻增加, 形成閃絡事故,閃絡發(fā)展過程中持續(xù)電孤燒傷絕緣子,引起絕緣子絕緣強度降低。 (4)(4)導線覆冰舞動事故導線覆冰舞動事故 因導線不均勻覆冰,在風的作用下產生舞動,覆冰導線的低頻高幅舞動會造成金具損壞,導線斷股,相 間短路及桿塔傾斜或倒塌等嚴重事故。 電力輸電線有舞動幅度達電力輸電線有舞動幅度達10m，接觸線的舞幅可使懸掛側翻到支柱一側！，接觸線的舞幅可使懸掛側翻到支柱一側！ 第一章第一章 高速接觸網的附加負載及其計算高速接觸網的附加負載及其計算 1.21.2冰風荷載對接觸網線索的作用冰風荷載對接觸網線索的作用

10、2覆冰對導線的主要危害覆冰對導線的主要危害 第8頁/共19頁第7頁/共19頁 單位計算負載單位計算負載是指每米接觸懸掛的自重以及冰、風在其上形成的附加負載。 2單位負載的分類單位負載的分類 垂直負載，水平負載，合成負載。（從計算角度分） 垂直負載包括：承力索和接觸線的單位自重、覆冰重量、吊弦均布重量； 水平負載包括：覆冰時的風負載、最大風時的風負載； 合成負載包括：懸掛在無冰無風時的單位合成負載、在覆冰時的單位合成負載、在最大 風時的單位合成負載。 從負載的變化情況可分為：永久載荷和可變載荷，前者包括：接觸網線索、腕臂、絕緣 子及其附件、結構構件等，線索張力引起的載荷，土壓力等。后者為冰、風等

11、載荷。 1 1單位計算負載的定義與分類單位計算負載的定義與分類 單位計算負載的計算是整個接觸網設計計算的基礎單位計算負載的計算是整個接觸網設計計算的基礎! ! 1.31.3接觸懸掛的單位負載及其計算接觸懸掛的單位負載及其計算 第一章第一章 高速接觸網的附加負載及其計算高速接觸網的附加負載及其計算 第9頁/共19頁第8頁/共19頁 3各類計算負載的計算公式各類計算負載的計算公式 關于單位自重！關于單位自重！ 在高速接觸網中，在高速接觸網中， 應足夠重視單位負載應足夠重視單位負載 計算的準確性，因為計算的準確性，因為 該數(shù)據(jù)是整個設計計該數(shù)據(jù)是整個設計計 算的最基本數(shù)據(jù)，它算的最基本數(shù)據(jù)，它 直接

12、涉及接觸網工程直接涉及接觸網工程 參數(shù)的誤差控制。參數(shù)的誤差控制。 第一章第一章 高速接觸網的附加負載及其計算高速接觸網的附加負載及其計算 1.31.3接觸懸掛的單位負載及其計算接觸懸掛的單位負載及其計算 第10頁/共19頁第9頁/共19頁 3各類計算負載的計算公式各類計算負載的計算公式 關于0.615的來歷； 關于風速不均勻系數(shù)的取值； 關于結構體型系數(shù)。 關于承力索和接觸線風負載的計算直徑 第一章第一章 高速接觸網的附加負載及其計算高速接觸網的附加負載及其計算 1.31.3接觸懸掛的單位負載及其計算接觸懸掛的單位負載及其計算 第11頁/共19頁第10頁/共19頁 4關于風壓計算的說明： 風

13、負載是由風的動能形成的，在計算接觸網線索風壓時作了以下幾點假設： （1）假設風速恒定； （2）假設風向垂直于接觸網的縱向布置，且不發(fā)生改變； （3）在標準大氣壓下，單位體積的風吹在單位面積上所形成的風壓為風壓計算系數(shù)； 因此、當實際條件不滿足以上假設時，需進行修正；用于修正的系數(shù)有： (1) 風速不均勻系數(shù)與風速、風向、地形地貌、跨距大小有關； (2) 風壓高度變化系數(shù)與地面高度或海拔高度有關； (3) 風荷載體型系數(shù)與受風體的幾何形狀和受風面面積有關。 第一章第一章 高速接觸網的附加負載及其計算高速接觸網的附加負載及其計算 1.31.3接觸懸掛的單位負載及其計算接觸懸掛的單位負載及其計算 第

14、12頁/共19頁第11頁/共19頁 5關于“基本風壓”的說明： 2 2 1 vq 615.0q 基本風壓：單位體積內的空氣作用于單位面積上形成的空氣壓力，其理論計算公式 在標準大氣壓、溫度+15、空氣密度為1.23kg/m3時，單位空氣動力（稱為理論風壓系數(shù)） 注意：嚴格講來，各地的“理論風壓”是不相同的，它主要取決于空氣實際密度。 不同的海拔高度，其值不同，為此、05版牽引供電設計規(guī)范規(guī)定基本風壓取為1/1600， 而在計算風壓公式中加入風壓高度變化系數(shù)進行修正風壓高度變化系數(shù)進行修正。 第一章第一章 高速接觸網的附加負載及其計算高速接觸網的附加負載及其計算 1.31.3接觸懸掛的單位負載及

15、其計算接觸懸掛的單位負載及其計算 第13頁/共19頁第12頁/共19頁 98版鐵路電力牽引供電設計規(guī)范規(guī)定暫不考慮風速不均勻系數(shù)，其原文如下： 在線索風載計算時，對于應否考慮風速不均勻系數(shù)的問題進行了探導，認為在計算接觸網線索的風 負載時，假定風載是沿線索均勻分布的，而風速的風頭一般寬為20米，因此，其不均勻程度與跨距 有關，跨距越大，沿跨距的風壓分布就越不均勻。參考原蘇聯(lián)有關資料介紹，在架空電力線路計算 跨距長度為100米以上的風負載時，才應采用風速不均勻系數(shù)。另據(jù)原蘇聯(lián)電氣化設計規(guī)范 有關導線的風負載的計算條款中未規(guī)定需考慮風速不均勻系數(shù)。鑒于我國接觸網的最大跨距不超過 65米，按架空電力

16、線路風速不均勻系數(shù)取值顯然是不太合理的，從提高接觸網的安全可靠性考慮， 風速不均勻系數(shù)設為“1”。 ) 81 ( MnC BHTn 6關于“風速不均勻系數(shù)”的說明： 第一章第一章 高速接觸網的附加負載及其計算高速接觸網的附加負載及其計算 1.31.3接觸懸掛的單位負載及其計算接觸懸掛的單位負載及其計算 第14頁/共19頁第13頁/共19頁 7關于風壓高度變化系數(shù)說明： 05版設計規(guī)范前，我國均沒有考慮風速隨高度的變化情況，將風壓高度變化系數(shù)取 為1，這對大部分線路是可以的，但當線路位于高架橋、高路堤時，這樣考慮就偏于不安全。 借鑒建筑結構荷載規(guī)范（GB50009-2001）并將其納入接觸網的設

17、計中。其取值如下： 離地面或海平面高度 地面粗糙度 ABCD 51.171.000.740.62 101.381.000.740.62 151.521.140.740.62 201.631.250.840.62 301.801.421.000.62 401.921.561.130.73 A：海島、海岸、湖岸、近海和沙漠地 區(qū)； B：鄉(xiāng)村、田野、叢林、丘陵以及房屋 比較稀的鄉(xiāng)鎮(zhèn)或城市郊區(qū)； C：有密集建筑的城市市區(qū)； D：有密集建筑群且建筑較高的城市市 區(qū)。 另對接觸網還應考慮具體地形的修正， 如與風向一致的谷口、山口，修正系數(shù) 應取1.21.5。 第一章第一章 高速接觸網的附加負載及其計算高速接觸網的附加負載及其計算 1.31.3接觸懸掛的單位負載及其計算接觸懸掛的單位負載及其計算 第15頁/共19頁第14頁/共19頁 8關于體型系數(shù)的說明： 線索風負載、支柱風負載、絕緣子風負載線索風負載、支柱風負載、絕緣子風負載 序號類別體型體型修正系數(shù) 1 混凝土支柱 環(huán)形截面0.60 2矩形或工字形截面1.30 3 實腹式鋼柱 環(huán)形截面0.90 4H形截面1.30 5 格構式鋼柱 由角鋼組成的矩形斷面鋼柱0.80 6由鋼管組成的矩形斷面鋼柱0.64 7 格構式橫梁 由角鋼組成的矩形斷面橫梁0.80 8由