硬橫跨的設(shè)計(jì)和安裝

刖言1879年5月，世界上第一條電氣化鐵路在德國(guó)柏林建成。此后，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、鐵路運(yùn)量的增長(zhǎng)和對(duì)能源利用率的重視，電氣化鐵路有了很快的發(fā)展。法國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家已成為電氣化鐵路為主的鐵路運(yùn)輸業(yè)，大部分貨運(yùn)量是由電氣鐵路完成的。全世界電氣化鐵路營(yíng)業(yè)里程逐年增加，到20世紀(jì)80年代初已超過(guò)16.5萬(wàn)公里，占鐵路營(yíng)業(yè)總里程的13%，而承擔(dān)的運(yùn)量卻占鐵路總運(yùn)量的35%。一些以電氣化鐵路為主的國(guó)家，如法國(guó)、聯(lián)邦德國(guó)和日本等，一般以占鐵路營(yíng)業(yè)總里程的1/3左右的電氣化鐵路完成鐵路總運(yùn)量的3/4左右。中國(guó)于1961年建成第一條電氣化鐵路一一寶成鐵路的寶雞至鳳州段。在過(guò)去的這幾十年中，我國(guó)電氣化鐵路建設(shè)有了迅速的發(fā)展，取得了巨大的成就。到2010年，我國(guó)鐵路的電氣化率預(yù)計(jì)將達(dá)到34.6%（約占國(guó)家鐵路營(yíng)業(yè)里程的40%以上），電氣化鐵路復(fù)線率將增加到68.9%，電氣化鐵路承擔(dān)的客貨運(yùn)量將占鐵路總運(yùn)量的65%以上。幾條長(zhǎng)大干線的旅客列車(chē)運(yùn)行速度將普遍達(dá)到每小140?160公里，而京沈、廣深、京津、滬杭、長(zhǎng)衡等快速客運(yùn)專(zhuān)線的旅客列車(chē)運(yùn)行速度將達(dá)到每小時(shí)200公里。我國(guó)幾條主要繁忙干線的貨物列車(chē)載重量將普遍達(dá)到4000?5000噸，而大秦和朔黃兩條運(yùn)煤專(zhuān)線的重載單元列車(chē)的載重量將突破1萬(wàn)噸。電氣化鐵路的各項(xiàng)主要運(yùn)營(yíng)指標(biāo)，如輸送能力和通過(guò)能力、列車(chē)運(yùn)行速度和列車(chē)平均總重量、電力機(jī)車(chē)的日車(chē)公里和日產(chǎn)量等都進(jìn)入世界先進(jìn)行列。用電力機(jī)車(chē)作為牽引動(dòng)力的鐵路，就是電氣化鐵路。電氣化機(jī)車(chē)上不設(shè)原動(dòng)機(jī)，其電力由鐵路電力供應(yīng)系統(tǒng)提供。該系統(tǒng)由牽引變電所和接觸網(wǎng)構(gòu)成。來(lái)自高壓輸電線路的高壓電經(jīng)牽引變電所降壓整流后，送至鐵路架空接觸網(wǎng)，電氣機(jī)車(chē)通過(guò)滑線弓受電，牽引機(jī)車(chē)行駛。供電制式分為直流制。電氣化鐵路與現(xiàn)有其他動(dòng)力牽引的鐵路相比，具有的優(yōu)越性是能源節(jié)省，其熱效率可達(dá)20%?26%；運(yùn)輸能力大，功率大，可使?fàn)恳傊靥岣?；運(yùn)輸成本低，維修少，機(jī)車(chē)車(chē)輛周轉(zhuǎn)快，整備作業(yè)少、耗能少；污染少，粉塵與噪聲小，勞動(dòng)條件也較好等。接觸網(wǎng)是其重要組成部分，它是沿鐵路線上空架設(shè)的向電力機(jī)車(chē)供電的特殊形式的輸電線路。其由接觸懸掛、支持裝置、定位裝置、支柱與基礎(chǔ)幾部分組成。為了把導(dǎo)線懸掛到支柱并固定在一定位置上，必須有一套中間裝置，這就是所謂的支持裝置。支持裝置包括腕臂、軟橫跨和硬橫跨。本設(shè)計(jì)除了涉及到接觸網(wǎng)的其他知識(shí)外，重點(diǎn)介紹作為接觸懸掛支持結(jié)構(gòu)之一的硬橫跨。硬橫跨是電氣化鐵路發(fā)展初期，歐洲國(guó)家就有較廣泛的應(yīng)用，他的優(yōu)點(diǎn)是形式單一、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于機(jī)械化施工。后來(lái)，硬橫跨又逐漸被軟橫跨所取代。高速鐵路在世界范圍內(nèi)興起，而硬橫跨的優(yōu)點(diǎn)在高速鐵路中顯現(xiàn)出來(lái)，所以，在國(guó)外，如法國(guó)、瑞士、日本等國(guó)家，硬橫跨又被重新廣泛地采用。1.硬橫跨的形式1硬橫跨的基本形式硬橫跨多用于全補(bǔ)償鏈型懸掛的站場(chǎng)上，一般是為固定承力索中心的錨結(jié)繩而設(shè)立的。時(shí)速200km區(qū)段，車(chē)站正線一般采用帶吊柱（吊柱本體采用雙槽鋼焊接）的門(mén)型硬橫梁結(jié)構(gòu)，如圖1—1所示。股道數(shù)較多的大站純站線側(cè)采用帶上下部定位索的門(mén)型硬梁結(jié)構(gòu)，如圖1—2所示。硬橫梁一般采用格構(gòu)式橫梁。圖1—1硬橫跨不僅具有機(jī)械上獨(dú)立、股道之間不產(chǎn)生影響、事故范圍小、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、抗震動(dòng)、抗風(fēng)性能好、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且硬橫跨具有較好的剛度，穩(wěn)定性高，能改善弓網(wǎng)受流，因而又具有磨耗小、可降低離線率等一系列優(yōu)點(diǎn)。1.2新型斜拉式硬橫跨我們?cè)谶@里介紹一種新型的硬橫跨一斜位式硬橫跨。我國(guó)長(zhǎng)沙站就采用這種硬橫跨。1.2.1斜拉式硬橫跨的形式斜拉式連續(xù)硬橫跨，分為兩種類(lèi)型:一種為一般斜拉式連續(xù)硬橫跨，另一種為大跨度斜拉式連續(xù)硬橫跨。一般斜拉式連續(xù)硬橫跨的橫梁面形式為邊長(zhǎng)500mm正三角形，上弦桿為一根89的無(wú)縫鋼管,下弦桿為兩根76的無(wú)縫鋼管,支柱為4m高外徑為300mm的圓鋼柱。一般斜拉式連續(xù)硬橫跨的安裝示意圖1:“一般斜拉式連續(xù)硬橫跨的安裝示意圖”。大跨度斜拉式連續(xù)硬橫跨的橫梁斷面形式為邊長(zhǎng)600mm正三角形,上弦桿為一根102的無(wú)縫鋼管,下弦桿為兩根102的無(wú)縫鋼管，支柱外徑為300mm的圓鋼柱。大跨度斜拉式連續(xù)硬橫跨的安裝形式見(jiàn)圖2:“大跨度斜拉式連續(xù)硬橫跨的安裝示意圖”。圖1一般斜拉式連續(xù)硬橫跨的安裝示意圖圖2大跨度斜拉式連續(xù)硬橫跨的安裝示意圖斜拉式硬橫跨的性能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)硬橫跨結(jié)構(gòu)對(duì)橫梁和鋼柱的制造精度要求很高，從保證現(xiàn)場(chǎng)安裝順利方面，要求有簡(jiǎn)單方便的連接型式，從制造方面，確定一套完整的工藝裝備、胎模、卡具以及一系列的質(zhì)量保證體系，以保證工廠分段制造，現(xiàn)場(chǎng)順利安裝。斜拉式連續(xù)硬橫跨，具有以下特點(diǎn)：斜拉式連續(xù)硬橫跨跨越能力大，單跨的設(shè)計(jì)跨度為17?28m,個(gè)別地方的單跨跨度為38m,每組硬橫跨實(shí)際長(zhǎng)度超過(guò)了60m。斜拉式連續(xù)硬橫跨與普通便橫跨相比，受力更均勻，內(nèi)力分布合理,更能充分利用材料。既能滿足強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性要求、又做到經(jīng)濟(jì)、合理、適用、美觀。斜拉式連續(xù)硬橫跨結(jié)構(gòu)不僅具有普通橫跨的優(yōu)點(diǎn)一整體穩(wěn)定性好，還可大大提高接觸懸掛的穩(wěn)定性，減少受電弓的離線率，便于接觸懸掛調(diào)整，減少維修工作量，節(jié)約維修費(fèi)用，同時(shí)還具有以下優(yōu)點(diǎn)：〈1〉與采用抱箍型式連接的硬橫跨相比，制造精度與安裝誤差要求較低，更便于工廠加工和現(xiàn)場(chǎng)安裝。〈2〉結(jié)構(gòu)型式簡(jiǎn)潔輕巧，改善了電氣化鐵路尤其是車(chē)站的面貌?！?〉斜拉式連續(xù)硬橫跨由于斜拉桿的作用，大大減少了梁自重產(chǎn)生的彎矩，梁截面尺寸小，因此節(jié)省了鋼材?！?〉斜拉式連續(xù)硬橫跨支柱柱底的彎矩小，如硬橫跨與雨棚合架，對(duì)雨棚的作用荷載小,可大大減少雨棚的土建投資或雨棚的加固費(fèi)用。硬橫跨結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)選用2.1選用說(shuō)明根據(jù)跨度的大小和安裝地點(diǎn)的不同，硬橫跨按結(jié)構(gòu)分為兩大類(lèi)：角鋼結(jié)構(gòu)式矩形斷面硬橫跨（角鋼硬橫跨）和鋼管結(jié)構(gòu)式三角斷面硬橫梁（鋼管硬橫梁）。通過(guò)吊柱安裝接觸懸掛。硬橫跨橫梁與支柱采用抱箍式連接或法蘭盤(pán)連接，橫梁分若干段，梁段間通過(guò)法蘭連接。角鋼結(jié)構(gòu)硬橫跨的支柱采用環(huán)形等徑預(yù)應(yīng)力混凝土支柱（跨度25mm及以下）或與橫梁結(jié)構(gòu)相同的角鋼支柱（跨度25?40m或跨度25m以下承受負(fù)荷較大的硬橫跨），鋼管結(jié)構(gòu)硬橫跨支柱采用環(huán)形等徑截面鋼管柱。鋼管結(jié)構(gòu)硬橫跨主要用于車(chē)站風(fēng)雨棚范圍內(nèi)，其余地點(diǎn)一般采用角鋼結(jié)構(gòu)硬橫跨。2.1.1硬橫跨規(guī)格型號(hào)符號(hào)說(shuō)明采用混凝土支柱的角鋼硬橫跨表示為：YHK-H-"L”；采用角鋼支柱的角鋼硬橫跨表示為：YHK-J-"L”；采用鋼管硬橫跨表示為： YHK-G-"L”；其中YHK表示硬橫跨，H、J、G分別表示混凝土支柱的角鋼硬橫跨、角鋼支柱的角鋼硬橫跨和鋼管硬橫跨，L表示硬橫跨的跨距，一般為硬橫跨兩側(cè)支柱中心間的距離（m）。硬橫跨制造時(shí)，橫梁長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)跨距值確定。硬橫跨跨度及支柱高度范圍參見(jiàn)表2—1。表中支柱高度和硬橫跨質(zhì)量隨實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，不是最終準(zhǔn)確值。YHK-H-20和YHK-H-25的質(zhì)量?jī)H為一根橫梁的質(zhì)量，其余型號(hào)的硬橫跨質(zhì)量為一根橫梁和兩根支柱的質(zhì)量，以上均為含吊柱的質(zhì)量。表2—1 硬橫跨跨度及支柱高度硬橫跨結(jié)構(gòu)形式規(guī)格型號(hào)橫梁跨度（m）支柱高度（m）硬橫跨質(zhì)量（kg）角鋼結(jié)構(gòu)YHK-H-20208.2?10.41400YHK-H-25251750YHK-J-30308.4?10.63440?3800YHK-J-35358.6?10.84780?5200YHK-J-40405230?5650鋼管結(jié)構(gòu)YHK-G-20208.2?10.43080?3470YHK-G-25253480?38702.2基礎(chǔ)選用1.角鋼硬橫跨選擇（1）跨距L=20?25m時(shí)

橫梁橫斷面尺寸為500mmX600mmo支柱選用：支柱型號(hào)GQ100/12,①400型環(huán)形等徑預(yù)應(yīng)力混凝土支柱。支柱斷面直徑400mm.支柱高度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選用。①基礎(chǔ)選取如表2—2所示。表2—2 基礎(chǔ)選用地基承載+50+100+150+200+250力（kPa）-50-100-150-200-250基礎(chǔ)型號(hào)YJ-1YJ-2YJ-3YJ-4YJ-5（2）跨距L=25.1?30m時(shí)橫梁橫截面尺寸為800mmX800mm。支柱選用（GY表示格構(gòu)式角鋼支柱）支柱型號(hào)：GY1-H,GY2-H。其中H表示支柱高度（m）,如表2—3所示。表2—3支柱型號(hào)選用（m）項(xiàng)目安裝地點(diǎn)區(qū)間站臺(tái)外站臺(tái)內(nèi)貨物站臺(tái)軌地高差-1.04-0.8+0.5+1.1支柱高度10.5910.359.058.45基礎(chǔ)外露高度0.20.20.10.1主角鋼選用如表2—4所示。表2—4 主角鋼選用柱型主角鋼GY1-HL100X7GY2-HL110X8③基礎(chǔ)選用（底部：800mmX800mm，頂端：800mmX800mm），如表2—5所示。表2—5 基礎(chǔ)選用地基承載力（kPa）-50-100-150-200+50+100+150+200基礎(chǔ)型號(hào)YJ-6YJ-7YJ-8YJ-9YJ-11YJ-12YJ-13YJ-14

（3）跨距L=30.1?40m時(shí)橫梁橫截面尺寸800mmX1000mm。支柱選用支柱型號(hào)：HY3-H,HY4-H。其中H表示支柱高度（m），如表2—6所示。2—6支柱型號(hào)選用項(xiàng)目安裝地點(diǎn)區(qū)間站臺(tái)外站臺(tái)內(nèi)貨物站臺(tái)軌地高差（m）-1.04-0.8+0.5+1.1支柱高度（m）10.7910.559.258.65基礎(chǔ)外露高度（m）0.20.20.10.1主角鋼選用如表2—7所示。支柱選用如表2—8所示。表2—7主角鋼選用柱型主角鋼HY3-HL100X8GY4-HL110X10表2—8支柱選用跨距柱型30.1?36mGY3-H36.1?40mGY4-H③基礎(chǔ)選?。ǖ撞?底部：800mmX800mm，頂端：800mmX800mm）,如表2—9所示。表2—9 基礎(chǔ)選用地基承載力（kPa）-50-100-150-200+50+100+150+200基礎(chǔ)型號(hào)YJ-15YJ-16YJ-17YJ-18YJ-20YJ-21YJ-16YJ-172.鋼管橫梁選用（1）橫梁型號(hào)：PB-L。鋼管硬橫跨跨距L=20?25m時(shí)，斷面尺寸600mmX520mm。支柱斷面直徑為350m。（2）支柱選用支柱型號(hào)：R-H，其中R1表示等徑鋼管支柱，H表示支柱高度，如表2—10所示。

表2—10支柱型號(hào)選用項(xiàng)目安裝地點(diǎn)區(qū)間站臺(tái)外站臺(tái)內(nèi)貨物站臺(tái)軌地高差（m）-1.04-0.8+0.5+1.1支柱高度（m）10.4110.178.878.27基礎(chǔ)外露高度（m）0.20.20.10.1⑶基礎(chǔ)選用如表2—11所示。表2—11 基礎(chǔ)選用地基承載力（kPa）+50-50+100-100+150-150+200-200+250-250基礎(chǔ)型號(hào)YJ-1YJ-2YJ-3YJ-4YJ-53.硬橫跨吊柱選擇（1） 吊柱型號(hào):D-Y。其中H表示吊柱長(zhǎng)度，吊柱Y表示為Y型結(jié)構(gòu)形式，兩柱腳間的距離約為1.1?1.3m（一般選用1.3m）,柱腳至兩斜腿相交處的垂直距離為0.7m,吊柱的總長(zhǎng)度H為3000?3600mm。（2） 吊柱的選用：吊柱的允許彎矩（兩斜腿相交處）為20KN?m（標(biāo)準(zhǔn)值），只要不超過(guò)該值，無(wú)論懸掛幾支，均可以選用D-H型吊柱。（3）由于橫梁有拱高，吊柱的兩個(gè)柱腳可能不等高，可以通過(guò)安裝調(diào)節(jié)墊板調(diào)整柱腳高度，安裝的吊柱呈豎直狀態(tài)。4.硬橫跨安裝高度（如表2—12所示）表2—12 硬橫跨安裝高度接觸線高度結(jié)構(gòu)高度h=1.1m結(jié)構(gòu)高度h=1.4m備注承力索高度（m）硬橫梁安裝高度（m）承力索高度（m）硬橫梁安裝高度（m）硬橫跨安裝高度是指梁底至最高軌面的垂直距離6.0m7.187.48.36.45m7.558.457.858.755.因考慮到腕臂上定位器的安裝及與吊柱相鄰股道上腕臂反定位的安裝，將吊柱的安裝限界及線間距要求統(tǒng)一如下：（1）一般情況下正線上吊柱的限界為2.3m，站線吊柱的限界直線為2.2m，曲線為2.3m。（2）安裝后的吊柱與側(cè)線路中心的距離不應(yīng)小于1.6m，當(dāng)鄰側(cè)線路為道岔柱或轉(zhuǎn)換柱時(shí)，該值不應(yīng)小于1.9m。按照上述要求，安裝吊柱的兩線間距離應(yīng)滿足要求，即：正線與站線間的距離一般不小于4.6m，鄰側(cè)為道岔柱時(shí)不小于5.0m；站線與站線間的距離一般不小于4.2m，鄰側(cè)為道岔柱是不小于4.6m。硬橫跨施工說(shuō)明（1）如無(wú)特殊原因同一組硬橫梁的基礎(chǔ)頂面應(yīng)等高。（2）兩側(cè)基礎(chǔ)螺栓群中心連線應(yīng)與線路中心線垂直。（3）基礎(chǔ)施工應(yīng)按基礎(chǔ)安裝圖的要求進(jìn)行施工，確保基礎(chǔ)頂面全軌面的距離一致。（4） 基礎(chǔ)施工完成后，應(yīng)測(cè)量?jī)蓚?cè)基礎(chǔ)中心間的距離，按照實(shí)測(cè)橫向跨距向廠家訂貨。（5） 硬橫梁的組裝應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖紙的要求，安裝時(shí)應(yīng)選擇合適的吊點(diǎn)起吊，待梁柱連接螺栓全部穿入后再卸取吊鉤。鋼接硬橫跨硬橫梁運(yùn)抵工地后，應(yīng)按生產(chǎn)廠提供的《技術(shù)條件》進(jìn)行外觀檢查，其主要檢查項(xiàng)目應(yīng)符合下列要求：（1）全梁跨度的允許偏差：30mVLV40m為±25mm;LV30m為±10mm。L為兩柱的理論中心距。（2）全梁撓曲：立位檢查其撓曲矢高忍L/1000（L為梁長(zhǎng)）。（3） 梁身扭曲：立位檢查其撓曲矢高忍H/125（H為梁高）。（4） 抱箍應(yīng)基本圓整，局部變形（焊接變形）不宜過(guò)大；孔群中心線應(yīng)與抱箍中心線重合，允許偏差±3mm。（5）各連接孔距允許偏差土1mm；孔徑的橢圓度允許偏差±1.5mm;錯(cuò)孔（指零件的不同心度）偏差在0.5?1.0mm的，每組孔中允許數(shù)量為50%；偏差在1.0以上大約1.5mm的，每組孔中允許數(shù)量為10%。（6）硬橫梁防腐采用熱噴鋅，其質(zhì)量要求如下：噴涂層應(yīng)均勻平坦，色調(diào)一致；噴涂層厚度不應(yīng)小于100Mm；噴涂層應(yīng)與坯料表面結(jié)合良好，不得有脫落和龜裂形象；鋅層外罩的密封清漆應(yīng)均勻一致，無(wú)遺漏，無(wú)流掛。（7）焊接處無(wú)裂紋，焊縫無(wú)虛焊。在預(yù)應(yīng)力混凝土接觸網(wǎng)支柱堆放過(guò)程中應(yīng)遵守下列規(guī)定：（1） 支柱堆放場(chǎng)地平整；（2） 橫腹板支柱堆放時(shí)，用150mmX200mm的方木墊起，根部統(tǒng)一放在一邊，支柱堆碼不得超過(guò)三層，層與層間用方木墊在腹桿節(jié)點(diǎn)處，不得墊在腹孔中間，放置位置為翼緣側(cè)面朝上；（3） 等徑支柱采用兩點(diǎn)堆放，支點(diǎn)位置如圖2-14所示。圖2-14等徑支柱堆放尺寸（4）等徑支柱按規(guī)定分別堆放，堆放層數(shù)不宜超過(guò)4層；（5）等徑支柱堆垛應(yīng)放在支墊物上，層與層之間用支墊物隔開(kāi)，每層支承點(diǎn)在同一平面上，各層支墊物位置在同一垂直線上。預(yù)應(yīng)力混凝土接觸網(wǎng)支柱在運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)遵守下列規(guī)定：（1） 等徑支柱在運(yùn)輸過(guò)程中的支承點(diǎn)位置按圖2-14規(guī)定，若受車(chē)輛所限，支承位置可向外移動(dòng)1m，向內(nèi)移動(dòng)1.5m;（2） 等徑支柱在運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)在支點(diǎn)處套上草圈，或用草繩等物捆扎；（3） 裝載支柱的車(chē)輛在鐵路運(yùn)輸中，不準(zhǔn)溜放。硬橫跨受力分析及計(jì)算受力分垂直線路方向和順線路方向，下面我們根據(jù)蘭武二線雙線特大橋、大橋的硬橫跨的受力進(jìn)行分析計(jì)算并對(duì)新型斜位式硬橫跨進(jìn)行力學(xué)性能分析。3.1受力分析及計(jì)算（以蘭武二線雙線特大橋、大橋的硬橫跨為例）1、 問(wèn)題的提出為滿足蘭武二線最高行車(chē)速度提高到160km/h的要求，部鑒定意見(jiàn)要求雙線特大橋、大橋原設(shè)計(jì)采用的單腕臂支柱需改為硬橫跨，以提高其抗風(fēng)及抗震動(dòng)能力.因目前針對(duì)160km/h速度的接觸網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，國(guó)內(nèi)沒(méi)有明確的標(biāo)準(zhǔn)，我們經(jīng)過(guò)論證比較，以德國(guó)鐵路對(duì)接觸懸掛的撓度控制為參考。雙線特大橋、大橋的單腕臂支柱改為硬橫跨后，垂直線路方向的接觸網(wǎng)支柱的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及變形能力均得到提高，但隨之也帶來(lái)一些問(wèn)題：（1） 硬橫跨的采用改變了原來(lái)橋支柱的受力特點(diǎn).原來(lái)的單腕臂支柱單向受力，主受力方向是垂直線路方向；硬橫跨支柱是雙向受力，垂直、順線路兩個(gè)方向均為受力方向，硬橫跨的采用是垂直線路方向的受力性能提高，通過(guò)最不利荷載組合，主計(jì)算方向確定為順線路方向.（2） 采用硬橫跨，增加硬橫梁，垂直負(fù)載增加了支柱容量，水平負(fù)載增加了順線路方向的柱頂風(fēng)荷載.（3） 考慮雙層集裝箱設(shè)計(jì)和最高運(yùn)行速度160km/h地段的凈空要求，原有橋支柱由原來(lái)高度（IIm、II.5m）提高到12m.2、 根據(jù)上述新情況，我們分析并計(jì)算了蘭武二線雙線特大橋、大橋的硬橫跨的受力情況，分析如下：（1）原始資料〈1〉氣象條件名稱單位數(shù)值名稱單位數(shù)值最高氣溫°C+40最大風(fēng)速m/s27最低氣溫°C-30覆冰時(shí)風(fēng)速m/s10最大風(fēng)時(shí)氣溫C0接觸線覆冰厚度mm2.5覆冰時(shí)氣溫C-5承力索覆冰厚度mm5吊弦、定位器正常位置時(shí)氣溫C+15〈2〉線材規(guī)格及張力

項(xiàng)目線材名稱規(guī)格額定張力(kN)最大張力(kN)附注承力索銅合金絞線THJ-95-THJ-12017載流承力索接觸線銅合金電車(chē)線CTHA12013正線加強(qiáng)線鋁包鋼芯鋁絞線LBGLJ-18512供電線鋁包鋼芯鋁絞線LBGLJ-18512回流線鋁包鋼芯鋁絞線LBGLJ-15010〈3〉跨距及拉出值根據(jù)氣象條件、懸掛類(lèi)型、線材規(guī)格進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果見(jiàn)下表:曲線(m)50060080010001200150018002000250030004000直線跨距(m)454550505055556060606060(65)拉出值mm400400400400250250250150150150150±300〈4〉選用線材的機(jī)械及電氣性能線型結(jié)構(gòu)根數(shù)/直徑(mm)外徑(mm)計(jì)算截面(mm2)計(jì)算拉力(kN)直流電阻(Q/km)載流量(A)彈性模量(MPa)線脹系數(shù)(10-6/0單重(kg/m)CTHA12012.912142.350.01786750124000171.082CTHA8510.88631.820.01786600124000170.769THJ12019/2.8014.0116.9967.570.2416350105000171.060THJ9519/2.5012.593.2754.760.3395305105000170.845LBGLJ185/2524/3.1518.9211.2956.810.14535456900020.40.6781LBGLJ150/2026/2.6716.9165.1746.070.19044736930020.40.5347負(fù)載及支柱容量計(jì)算(以非絕緣轉(zhuǎn)換柱為例)非絕緣轉(zhuǎn)換柱承受兩支接觸懸掛，一為工作支，另一為下錨支，兩支懸掛的水平間距為0.1m，計(jì)算時(shí)可忽略不計(jì).(1)基本假定硬橫梁、橋支柱和橋墩臺(tái)構(gòu)成了硬橫跨結(jié)構(gòu)底基本受力結(jié)構(gòu)體系，橫向因?yàn)闄M梁的連接剛度較好，縱向成為單棉排架結(jié)構(gòu)，剛度較差，設(shè)計(jì)中要分別進(jìn)行縱橫兩個(gè)方向的內(nèi)力分析，以便求出在各種荷載作用下起控制作用的截面不利內(nèi)力，以此作為設(shè)計(jì)支柱的依據(jù).為了計(jì)算上的簡(jiǎn)化，根據(jù)硬橫跨結(jié)構(gòu)和實(shí)際情況來(lái)確定計(jì)算簡(jiǎn)圖，做如下假定：〈1〉柱子底面固定于橋墩上.支柱利用長(zhǎng)螺栓和墩臺(tái)連接，螺栓錨固長(zhǎng)度滿足規(guī)范要求，且橋墩臺(tái)底變形亦受到控制，基礎(chǔ)底轉(zhuǎn)動(dòng)一般很小，因此假定支柱下端可以作為固定端考慮.〈2〉柱上端和硬橫梁的連接為鉸結(jié).在柱上端，硬橫梁擱置在支柱頂上，用螺栓和角鋼組成的U型箍將硬橫梁固定，因?yàn)殍F路沿線的自然條件和施工條件都比較惡劣，精確的剛性連接有一定的制作和施工的難度，蘭武二線采取鉸結(jié)的連接方式.〈3〉硬橫梁作為門(mén)型架構(gòu)的橫梁假定為準(zhǔn)剛性連桿.一般的排架結(jié)構(gòu)，橫梁的剛度一般要比柱子大很多，受力后在跨度方向變化很小，可略去不計(jì)，但橋上的硬橫跨結(jié)構(gòu)，橫梁僅起連接拉結(jié)橋支柱的作用，剛度小于支柱，故我們假定硬橫梁為準(zhǔn)剛性連桿，在內(nèi)力的分析中考慮部分應(yīng)力及變形.(2)受力分析〈1〉負(fù)載計(jì)算支柱負(fù)載包括水平負(fù)載和垂直負(fù)載。垂直負(fù)載包括：①懸掛結(jié)構(gòu)自重負(fù)載。②鏈形懸掛的自重。水平負(fù)載包括：①支柱本身的風(fēng)負(fù)載。②線索傳給支柱的風(fēng)負(fù)載。③曲線形成的水平分力。④之字值形成的水平分力。⑤下錨分力。合力矩：(一1 \Mo=-[q+2qoJz+偵.1+p之)h+(p+p)(H+0.2)+(p+p)H+—pH+(p+p)(H+0.2)2MJj cl之cc20 。2MCc直線同側(cè)下錨(按圖中ZF2計(jì)算)為：(一1 ^M0=[Qs+2QoJz+(p,+p之)H+(p+p)(H+0.2)+(p+p)H+1pH+(p+p)(H+0.2)J2MjJ cl之cc2° °、2MCc非絕緣轉(zhuǎn)換柱受力分析圖直線異側(cè)下錨按圖中ZF1計(jì)算。Q:接觸懸掛垂直負(fù)載，包括承力索、接觸線及吊弦線架的重量，覆冰地區(qū)應(yīng)計(jì)入冰g重（N）oQ0:接觸懸掛支持裝置垂直負(fù)載，覆冰時(shí)應(yīng)包括冰重（N）。Z:懸掛點(diǎn)至支柱中心線的水平距離（m）。4：接觸線的風(fēng)負(fù)載（N/m）。p之：接觸線的“之”字力（N）。H.:接觸線全地面的高度。p.：接觸線下錨力（N）。mjp:承力索的風(fēng)負(fù)載。（N/m）。p之c:承力索的“之”字力（N）。Hc:承力索全地面高度（m）。p。：支柱地面以上本身承受的風(fēng)負(fù)載（N）。H:支柱地面以上的高度（m）。pM：承力索下錨力（N）。風(fēng)負(fù)載支柱本身的風(fēng)負(fù)載可由下式計(jì)算：P=0.615x10tKV2F式中，F(xiàn)為支柱受風(fēng)面積；K為體型系數(shù)；接觸網(wǎng)懸掛線索的風(fēng)負(fù)載可由下式計(jì)算：P=0.615aKdlv2sin9式中P:線索所受的實(shí)際風(fēng)負(fù)載（KN）；a:風(fēng)速不均勻系數(shù)；K:風(fēng)負(fù)載體型系數(shù)；d:線索的直徑（mm）；l:接觸懸掛跨距（m）；v:設(shè)計(jì)計(jì)算風(fēng)速（m/s）；9:風(fēng)向與線路方向的夾角。風(fēng)速不均勻系數(shù)和風(fēng)負(fù)載體型系數(shù)分別參見(jiàn)表1.5.2表1.5.3。風(fēng)速不均勻系數(shù)計(jì)算風(fēng)速（m/s）20以下20?3031?3535以上a1.000.850.750.70風(fēng)負(fù)載體型系數(shù)受風(fēng)件特征K支圓形鋼筋混凝土支柱0.60矩形鋼筋混凝土支柱1.40柱四邊形角鋼支柱1.4（1+n）線鏈形懸掛1.25一般懸掛dV17mm1.20索d*317mm1.10注：*表示再覆冰時(shí)，雖然dN17mm，但K仍取1.2。非絕緣轉(zhuǎn)換柱的下錨力①非絕緣轉(zhuǎn)換柱立于曲線外側(cè)時(shí)下錨力的計(jì)算方法:

錨柱立在曲外并與相鄰轉(zhuǎn)換柱同側(cè)時(shí)：p=TMCCp=TMj j錨柱立在曲外并與相鄰轉(zhuǎn)換柱同側(cè)時(shí)：p=TMCCp=TMj j錨柱立在曲內(nèi)并與相鄰轉(zhuǎn)換柱異側(cè)時(shí)：p=TMCCp=TMj j錨柱立在曲內(nèi)并與相鄰轉(zhuǎn)換柱同側(cè)時(shí)：p=TMCCp=TMj j錨柱立在曲內(nèi)并與相鄰轉(zhuǎn)換柱異側(cè)時(shí)：p=TMCCp=TMjj"2RJl)2RlJ(lZ\一+-*"2RlJlZ)+—N2RlJ字法：（lZ\一+i"2RlJlZ)+—N2RlJ(l*)"2RlJLZ)2RTJ(lZ\l為下錨支所在跨距值（m）,R為曲線半徑l為下錨支所在跨距值（m）,R為曲線半徑（m）。接觸線"之”字力可由下式計(jì)算:式中，a為接觸線"之”字值（m），T為接觸線張力（N）?！?〉支柱容量①垂直線路方向腕臂力及彎矩腕臂垂直負(fù)載腕臂水平負(fù)載垂直負(fù)載產(chǎn)生彎矩水平負(fù)載產(chǎn)生彎矩Gw(KN)Pw(KN)Mgw(KN?m)Mpw(KN?m)

柱頂水平力P1(KN)懸掛斷線時(shí)的沖擊力水平風(fēng)荷載柱頂水平力產(chǎn)生彎矩?cái)嗑€沖擊力產(chǎn)生彎矩水平風(fēng)荷載產(chǎn)生彎矩P2(KN)Wk(KN/tf)Mp1(KN?m)Mp2(KN?m)Mwk(KN?m)柱頂水平力、沖擊力、水平風(fēng)荷載及彎矩柱頂水平力、沖擊力、水平風(fēng)荷載及彎矩確定容量支柱容量(KN?m)M=M+MX Gw PwM=M+M+My Wk P1 P2(3)支柱強(qiáng)度、穩(wěn)定及變形驗(yàn)算〈1〉方案確定方案1：依據(jù)《電氣化鐵道設(shè)計(jì)手冊(cè)一接觸網(wǎng)》鋼柱的設(shè)計(jì)原則，格構(gòu)式鋼柱的高度宜為底面受力方向?qū)挾鹊?0—14倍，因?yàn)橹遠(yuǎn)=12m，柱受力方向?qū)挾纫藶?57?1200mm，所以初