1.5 Подбор опорно – поддерживающих конструкций

Опоры контактной сети— конструкции для закрепления поддерживающих и фиксирующих устройств контактной сети, воспринимающие нагрузку от проводов. В зависимости от вида поддерживающего устройства опоры контактной сети разделяют на консольные (с однопутными или двухпутными консолями), стойки жёстких поперечин (одиночные или спаренные), опоры гибких поперечин и фидерные (с кронштейнами только для питающих и отсасывающих проводов). Опоры, на которых отсутствуют поддерживающие, но имеются фиксирующие устройства, наз. фиксирующими.

Консольные опоры разделяют на промежуточные — для крепления одной контактной подвески, переходные, устанавливаемые на сопряжениях анкерных участков,— для крепления двух контактных подвесок и анкерные, воспринимающие усилия от анкеровки проводов. Как правило опоры контактной сети выполняют одновременно несколько функций. Например, опора гибкой поперечины может быть анкерной, на стойках жёсткой поперечины могут быть подвешены консоли. На опоры контактной сети могут закрепляться кронштейны для усиливающих и др. проводов.

Опоры контактной сети изготовляют железобетонными, металлической (стальными) и деревянными. На отечественных железных дорог применяют в основные опоры из предварительно напряжённого железобетона, конические центрифугированные, стандартной длиной 10,8; 13,6; 15,6 м. Металлические опоры контактной сети обычно устанавливают в тех случаях, когда по несущей способности или по размерам невозможно использовать железобетонных (например, в гибких поперечинах). Деревянные опоры контактной сети применяют в редких случаях только как временные. Для участков постоянного тока железобетонных опор контактной сети изготовляют с дополнительной стержневой арматурой, расположенной в фундаментной части опор, предназначаются для удлинения срока их службы и уменьшения повреждения арматуры опор электрокоррозией, вызываемой блуждающими токами. В зависимости от способов установки железобетонных опор контактной сети и стойки жёстких поперечин бывают раздельные, устанавливаемые в стаканные железобетонных фундаменты, и нераздельные, устанавливаемые непосредственно в грунт. Требуемая устойчивость нераздельных опор контактной сети в грунте обеспечивается установкой одного верхнего лежня или опорной плиты. В большинстве случаев применяют нераздельные опоры; раздельные используют при недостаточной устойчивости нераздельных опор, а также при наличии грунтовых вод, затрудняющих установку нераздельных опор контактной сети. В анкерных железобетонных опорах контактной сети применяют оттяжки, которые устанавливают вдоль пути под углом 45° и крепят к анкерам. Для раздельных опор контактной сети применяют железобетонных фундаменты и анкеры. Фундаменты в надземной части имеют стакан глубину 1,2 м для установки в него опоры контактной сети с последующей заделкой пазух стакана цементным раствором. Фундаменты и анкеры заглубляют в грунт преимущественно вибропогоужением.

Металлические опоры контактной сети гибких поперечин изготовляют обычно четырёхгранной пирамидальной формы стандартной длиной 15 и 20 м. Продольные вертикальные стойки из уголкового проката соединены треугольной решёткой, выполненной также из уголка. В районах с повышенной атм. коррозией устанавливают металлической консольные опоры длиной 9,6 и 11,6 м. Закрепление металлической опор в грунте осуществляется на фундаментах. Консольные опоры  контактной сети устанавливают на призматические или трёхлучевые фундаменты, а опоры гибких поперечин закрепляют либо на раздельных железобетонных блоках, либо на свайных фундаментах с ростверками. Основания металлической опоры  контактной сети соединяют с фундаментами анкерными болтами. Для закрепления опор в скальных грунтах, в пучинистых грунтах районов вечной мерзлоты и глубокого сезонного промерзания, в слабых и заболоченных грунтах и т. п. применяют специальные конструкции конструкции фундаментов.

Расчет опор контактной сети включает в себя два этапа:

- разработка типовой конструкции опор, определение их геометрических параметров, несущей способности и условия применения;

- подбор требуемых для электрифицируемых участков типовых опор, исходя из предполагаемых условий эксплуатации (нагрузки, условия обеспечения устойчивости в грунте, климатические и другие условия).

Первый этап решается на уровне научно-исследовательских и предпроектных работ, второй – при проектировании электрифицируемой линии.

Расчет конструкций опор контактной сети в соответствии с действующими документами должен осуществляться по методу предельного состояния, то есть состояния, при котором конструкция перестает удовлетворять эксплуатационным требованиям и разрушается или выходит из строя.

Железобетонные опоры должны рассчитывается по двум группам предельного состояния:

• по несущей способности (прочности или устойчивости);

• по деформациям (жесткости), образованию поперечных трещин и предельному их раскрытию.

Задача расчета сводиться к обеспечению гарантий для данной конструкции по исключению того или иного ее предельного состояния в период эксплуатации. При этом расчет (по предельным состояниям первой группы по несущей способности) является основным и производиться для всех железобетонных опор, а по предельным состояниям второй группы (по деформации) – выполняются лишь из – за необходимости требуемого прогиба конструкции на уровне подвески контактного провода.

Расчет по этому же предельному состоянию на трещиностойкость опор выполняется с целью предотвращения образования поперечных трещин в опорах, исключения возможности возникновения коррозии арматуры (особенно высокопрочной) в трещинах, обеспечения высоко жесткости (деформативности) опор.

При расчете конструкций по предельным состояниям вводятся понятия нормативной и расчетной нагрузки, нормативного и расчетного сопротивления бетона и арматуры, коэффициентов условий работы.

Под нормативной нагрузкой понимается нагрузка, которая соответствует условиям нормативной эксплуатации и называется также эксплуатационной. Она определяется на основании опыта эксплуатации, расчетов, метеорологических наблюдений и так далее. Однако нормативная нагрузка в силу ряда обстоятельств может быть повышена. Возможное превышение нормативной нагрузки, ее изменчивость при расчетах учитывается коэффициентами перегрузки “n”. Эти коэффициенты устанавливаются дифференцировано для каждого рода нагрузок. Например, для собственного веса бетона коэффициент перегрузки установлен в размере 1,1; для снеговой нагрузки – 1,4 ; для гололедных нагрузок – 2,0.

При умножении нормативной нагрузки на коэффициент перегрузки получается расчетная нагрузка. Превышение расчетных нагрузок при эксплуатации недопустимо.

Расчетных опорных конструкций по предельному состоянию первой группы производится на расчетные нагрузки, по предельным состояниям второй группы (деформации и трещиностойкости) – на нормативные.

Механические свойства материалов железобетонных опор характеризуется двумя величинами: нормативными и расчетными сопротивлениями бетона и арматуры.

За нормативное сопротивление бетона и стали принимается а величина сопротивления, которая проверятся поверяется контрольными испытаниями.

Расчетные сопротивления бетона и арматуры для предельных состояний первой и второй группы определяется путем деления нормативных сопротивлений на коэффициент надежности, который учитывает изменчивость свойств материалов. В отдельных случаях для учета особенностей свойств бетона, длительности действия нагрузок, условий и стадии работы конструкции, размера сечения и так далее, расчетное сопротивление материалов умножается на коэффициенты условий работы.

Выбор опор из имеющихся типовых производят по прочности и по геометрическим размером (высоте и размером в плане), применительно к конкретным условиям. Поскольку в маркировке типовых опор контактной сети указаны нормативные изгибающие моменты, то опоры подбирают по действующим на опоры изгибающим моментам от нормативных нагрузок, подсчитанных для заданных условий установке опор, для чего составляют расчетные схемы, на которых показывают нагрузки, действующие на опоры при соответствующих режимах, и все необходимые для проведения расчетов размеры.

Тип стойки консольной железобетонной опоры подбирают сравнением действующих на нее перпендикулярно оси пути нормативных изгибающих моментов по графикам. Действующие моменты в расчетах сечениях опоры на уровне УОФ и на уровне крепления пяты консоли не должны превышать нормативные моменты, то есть выполняется условие.

Расчетным режимом при подборе консольных и фиксирующих опор может быть:

• ветер наибольшей интенсивности, действующие на провода, свободные от гололеда или изморози;

• наибольшая вертикальная нагрузка с учетом веса гололеда или изморози при одновременном воздействии ветра на провода, покрытые гололедом или изморозью;

• минимальная температура при отсутствии гололеда и ветра.