不同跨度及节点形式的接触网硬横跨体系分析

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1、第七届牟国现代结构工程学术研讨会不同跨度及节点形式的接触网硬横跨体系分析颜卫亨杨璐长安^学建筑工程学院，西安710。61)摘要．接触网沿铁路露天布置．工作环境恶劣，又无备用，固此接触网支棒系统的合理选择对安全行车非常重要。本文基于接触网硬横跨体系在正常使用工况下，运用sAP2000分析常用跨度2lm～4lm的五种情况．横粱与柱采用刚接、半刚接及铰接三种连接形式的十五个计算模型的受力机理，为接触蚓硬横跨的合理设计提供了理论依据。关键词：接触网，硬横跨，格构式，节点形式一、概论电气化铁路足指从外部电源和牵引供电系统获得电能，通过电力

2、机车牵引列车运行的铁路。由于其运输能力大、行驶速度快、消耗能源少、运营成本低、工作条件好等优点，在技术上、经济上均有明显的优越性，是我国铁路牵引动力令后的发展方向。铁路接触网支架，是为了悬挂电力牵引列车的动力线而架设的刚架或悬壁钢柱。接触瑚沿铁路露天布置，线长点多，工作环境恶劣，使用条件苛刻，又无备用设备，一旦故障停电，将中断行车。因此接触网的支架结构将直接影响到列车的运行安全。接触网支架的结构型式可分为三种：腕臂柱、硬横跨：软横跨。由于硬横跨与其它两种形式相比，支柱底部所受的弯矩小，稳定性好，在我国广泛应用。接触网支架按采用的

3、材料可分为钢柱和混凝±柱两神。按构件的截面形式，又分为实腹式和格构式。常见的截面形式有：矩形钢管式，格构式组合圆钢管式，角钢格构式。其中角钢格构式支架，用料合理、造价较低、跨度容量范围大，在我国普遍采用这种形式⋯。目前，对接触网硬横跨体系的受力机理研究相对薄弱，尤其是在不同跨度下的不同节点连接形式的受力性能就显得更为不适应形势要求。，，本文以目前常用的21m～且lm五种不同跨度的角钢格构式硬横跨的粱柱刚接、半刚接、铰接为研究对象，运用sAP2000进行建模分析，得到了接触网硬横跨体系的受力特点。二、参数确定及荷载取值根据我国目前

4、铁路接触网的实际应用情况，要求接触网悬挂类型均采用全补偿简单链形悬挂，接触线用铜合金或铜接触线，接触线距轨面的最高高度不应大于6．5m，依据文献2的技术报告，接触网支柱高H=9Ⅲ，在线路的直线地段上，站内两相邻线路中心线的线间距取5000m，线路中心至接触网支柱中心的距离取3000m，跨度L分别为2lm、26m、31m、36m：41Ⅲ。计算简图如图l所示。工业建筑2007增刊图1跨度21m的接触网硬横跨计算简图1693第七届全国现代结构T程学术研讨会接触网支柱底部与地面固接。接触嗍粱柱连接节点刚度差别很大，本文拟采用刚接、铰接、

5、半刚接三种方式分别考虑。这三种连接形式的丰要区别在于节点的M一妒关系曲线，理论上刚接节点能传递弯矩，但是无相对转动能力，节点的交角不能改变，且连接具有充分的强度；铰接节点能有效的传递横向剪力与轴力，不传递弯矩．但是具有很大的转动能力；而半刚性节点介于两者之间，既能传递弯矩，又具有一定的转动能力。梁柱截面形式均为四肢格构式角钢结构。格构式钢柱的高度宜为底面受力方向宽度的10～14倍”1，本例中柱高H=9Ill，柱受力方向宽度宜为643～900m，所以选取梁柱的横截面尺寸为800m×800m，角钢选用么100×lO，材质取Q345，

6、缀条选用么45×5，材质取Q235。接触网的结构设计风速取值，宜采用空旷地区、离地面10m高处的10Inin自动记录50年发生一次的平均最大值，地面粗糙度为B类。本文取基本风压为0．75kN／m．风向为垂直于线路水平向右。支柱和横梁的M荷载按式1计算“1：W。=，易·∥。·％·A。(1)，一Y线索单位风荷载按式2计算“1：W。=∥，·服·睨·d·10。(2)经计算风荷载对横粱的作用很小可忽略不计，对柱子的作用为均布荷载q=1kN／m(方向向右)。站内沿线路方向的接触网支柱间距取为50IⅡ，风荷载对线索的作用简化成吊柱处水平向右的

7、集中荷载v=0．56kN(方向向右)。每条线路中心吊柱处悬挂集中荷载为P=10kN。钢自重为78．5kN／Ⅲa，粱自重和活载的总和q’=1kN／‰’三、计算模型建立及分析本文基于sAP2()00进行结构分析，按照二维杆系结构模型，选取二维刚架跨度分别为2Im、26m、3lm、36m．、4lm，高度为9m建模，如图2所示。图2接触网硬横跨的SAP2000模型图材料的弹性模量E=2．o×108pa，最小屈服应力Fv=345000kN，一，最小拉应力Fu=470000kN，m2。柱与基础均为同接，每种跨度粱柱分别采用刚接?半刚接、铰接

8、三种连接方式分析。模型默认梁柱的连接为刚接，铰接是通过释放粱两端主轴弯矩3．3和柱顶端主轴弯矩3．3来得到，半刚性连接选用绕y轴的转动弹簧，转动刚度为20000kN．m／rad口J。截面用sD自定义截面，用截面设计器画出格构式截面形式。指定荷载作用方向及大小，定