МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РФ

Департамент электрификации и электроснабжения

НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОНТАКТНОЙ СЕТИ

СТН ЦЭ 141-99

Москва 2001г.

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ

1. РАЗРАБОТАНЫ ОАО «Научно-исследовательский институт транспортного строительства» - ЦНИИС (доктор техн. наук В.П. Шурыгин, кандидаты техн. наук А.П. Чучев, А.А. Орел, Л.Ф. Белов, А.И. Шелест, В.А. Балаш, Ц.X. Надгериев), Трансэлектропроектом (инженеры В.Я. Новогрудский и Н.А. Постнова), ПГУПСом (доктор техн. наук А.А. Кудрявцев), ВНИИЖТом (доктор техн. наук В.И. Подольский).

ВНЕСЕНЫ Департаментом электрификации и электроснабжения МПС России.

2. УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ Указанием первого заместителя Министра путей сообщения Российской Федерации № М-771у от 26 апреля 2001г.

3. ВЗАМЕН ВСН 141-90.

Министерство путей сообщения Российской Федерации

Ведомственные строительные нормы Нормы проектирования контактной сети

СТН ЦЭ 141-99 МПС России Взамен ВСН 141-90

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Данные нормы распространяются на проектирование и расчет типовых и индивидуальных конструкций контактной сети электрифицируемых железных дорог, в том числе для участков с движением поездов со скоростями более 161 км/ч и воздушных линий, подвешиваемых на опорах контактной сети.

1.2. Проектирование контактной сети следует осуществлять с выполнением требований 2 части СНиП.

Кроме этого, необходимо руководствоваться требованиями Указаний МПС России и данных «Норм проектирования», учитывающими специфические особенности контактной сети.

1.3. Нормы предполагают широкое использование персональной вычислительной техники. В соответствии с этим разработаны методики расчета конструкций контактной сети и даны ссылки на типовые программы расчета.

1.4. При проектировании конструкций контактной сети следует:

обеспечивать заданный срок службы конструкции в эксплуатации;

предусматривать технологичность изготовления и монтажа конструкций, а также их ремонтопригодность;

обеспечивать наименьшие приведенные затраты на строительство и эксплуатацию;

применять экономичные профили проката и эффективные марки сталей (в т.ч. атмосферостойкие и высокопрочные);

применять прогрессивные конструкции (комбинированные из двух марок стали, предварительно напряженные, из высокопрочных пластмасс);

выполнять требования государственных стандартов и Указаний МПС России.

Внесены ОАО «Научно-исследовательский институт транспортного строительства» (ЦНИИС)

Министерство путей сообщения Российской Федерации

Срок введения в действие – 26 апреля 2001г.

1.5. При проектировании контактной сети следует применять унифицированные значения ее параметров (габарита опор, длины пролета, длины анкерных участков, длины струн).

Для массовых конструкций: фундаментов, опор, поддерживающих, фиксирующих и анкеровочных устройств контактной сети следует разрабатывать типовые проекты. До массового применения конструкции должны быть подвержены приемо-сдаточным испытаниям. В проекте должны быть схемы испытаний конструкций и значения контрольных нагрузок для них.

1.6. Расчет конструкций контактной сети следует производить по методу расчетных предельных состояний.

Повторяемость климатических нагрузок при расчете контактной сети следует принимать один раз в 10 лет.

1.7. Механический расчет проводов выполняют методами статического расчета согласно указаниям главы 3 норм. Длину пролета между опорами на прямых, переходных кривых и кривых участках пути определяют методом динамического расчета в соответствии с методикой, изложенной в обязательном приложении 1.

1.8. Расчет опорных, поддерживающих и фиксирующих устройств контактной сети следует выполнять с учетом коэффициента надежности по ответственности γ_n.

Его значение следует принимать равным:

- при скорости движения поездов от 161 до 200 км/ч и более         - 1,1;

- "- -"- от 141 до 160 км/ч                                                                      - 1,0;

- "- -"- до 140 км/ч (включая простую контактную подвеску)            - 0,95.

На коэффициент γ_n следует делить предельные значения несущей способности, расчетные значения сопротивлений, предельные значения деформаций, раскрытия трещин или умножать расчетные значения нагрузок, усилий или воздействий.

1.9. При расчете опор контактной сети по деформациям (предельному состоянию второй группы) следует определять изменение прогиба опоры от воздействия временных нормативных нагрузок, добавляя к ним нагрузки от проводов. Изменение упругого прогиба консольных опор на уровне контактного провода (без учета поворота фундамента) не должно превышать ± 65 мм, а упругого прогиба вершины опор гибких поперечин должно быть не более 1/150 их высоты.

1.10. Расчет железобетонных опор по образованию или раскрытию трещин (вторая группа предельных состояний) следует осуществлять на сочетание постоянных нормативных нагрузок и временных климатических нагрузок годичной повторяемости: при этих нагрузках поперечные трещины в предварительно напряженных опорах с проволочной арматурой не допускаются.

1.11. Привязку типовых конструкций контактной сети в проектах электрифицируемых участков необходимо выполнять по расчетным нагрузкам; значения допустимых расчетных нагрузок должны быть приведены в типовых проектах конструкций контактной сети. Железобетонные опоры при привязке, кроме того, следует проверять по нагрузкам, допустимым по образованию или раскрытию трещин, определяемым согласно указаниям п. 1.10 данных Норм.

1.12. Для контактной сети участков, расположенных в районах с толщиной стенки отложения гололеда 15 мм и более, а также в местах с интенсивной пляской проводов следует предусматривать плавку гололеда и узлы (конструкции, типы контактной подвески), препятствующие автоколебаниям.

1.13. При проектировании типовых конструкций опор, фундаментов, жестких поперечин для каждого типа по геометрическим размерам следует предусматривать 2 - 4 типа по мощности.

Проектирование типовых конструкций консолей, кронштейнов, фиксаторов, анкеровочных устройств можно выполнять по наибольшим расчетным нагрузкам, при которых предполагается эксплуатировать конструкции.

2. НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ

2.1. Нагрузки, действующие на контактную сеть, подразделяются на постоянные и временные, а последние - на кратковременные и особые.

2.2. К постоянным относятся следующие нагрузки:

а) вес проводов, изоляторов, оборудования и арматуры контактной сети;

б) вес строительных конструкций опорных, поддерживающих, фиксирующих и анкеровочных устройств;

в) вес грунта (при расчете фундаментов опор);

г) нагрузка от проводов некомпенсированных (при среднегодовой температуре) и компенсированных.

Среднегодовую температуру воздуха следует определять по указаниям СНиП 2.01.01.

2.3. К кратковременным относятся нагрузки:

а) давление ветра на провода, кабели, тросы и другие конструкции;

б) вес гололеда на проводах, поддерживающих и фиксирующих устройствах;

в) вес гололеда на жестких поперечинах;

г) вес снегового отложения на ригелях жестких поперечин;

д) нагрузка от некомпенсированных проводов при отклонении температуры воздуха от среднегодового до минимального значения.

е) вес монтера с инструментом на проводах или конструкциях;

ж) нагрузки, возникающие при погрузке, разгрузке, перевозке и монтаже конструкций;

з) нагрузки, возникающие при монтаже проводов контактной сети.

2.4. К особым нагрузкам и воздействиям относятся:

а) нагрузки, возникающие при обрыве проводов контактной сети;

б) сейсмические воздействия;

в) нагрузки, возникающие при падении опоры.

2.5. Расчет конструкций контактной сети необходимо производить на наиболее неблагоприятные сочетания нагрузок, действующих одновременно в процессе строительства или эксплуатации. При этом необходимо рассматривать основные и особые сочетания нагрузок.

В основные сочетания входят постоянные и следующие возможные кратковременные нагрузки или их сочетание:

- наибольшее для данного района давление ветра (гололед отсутствует);

- отложение гололеда на проводах и конструкциях;

- давление ветра на покрытые гололедом провода и конструкции;

- минимальная температура воздуха (ветер и гололед отсутствуют).

При расчете по условиям монтажа принимать следующие сочетания климатических нагрузок: температура воздуха минус 15°С, скорость ветра 10 м/с, гололед отсутствует.

Примечание:

При определении натяжения тросов гибких поперечин следует учитывать указания пп. 2.2 и 2.3;

При определении температуры проводов контактной сети следует учитывать их нагрев от солнечной радиации и протекающих токов

В особые сочетания входят возможные в действительных условиях постоянные и временные нагрузки при одновременном действии нагрузок, возникающих при обрыве проводов контактной сети, или падении одной консольной опоры, или при сейсмических воздействиях.

2.6. Значения расчетных нагрузок, необходимых для расчета конструкций контактной сети, следует определять путем умножения нормативного значения каждой из нагрузок на соответствующий ей коэффициент надежности по нагрузке.

2.7. В районах с микроклиматическими особенностями, определяющими повышенное значение климатических нагрузок, следует принимать фактически наблюдаемые величины нагрузок.

Постоянные нагрузки

2.8. Вес проводов, кабелей, тросов, оборудования, деталей и конструкций контактной сети и воздушных линий определяют по ГОСТ, проектным данным, каталогам и справочным материалам.

Нормативную нагрузку от проводов, деталей и конструкций , Н, подвешиваемых на опорах контактной сети, определяют по формуле:

                                                       (2.1)

где g - линейная нагрузка от веса провода или цепной подвески, Н/м;

l - расчетная длина пролета, м;

Q_И - нагрузка от изоляторов, Н;

Q_Д - нагрузка от деталей и конструкций, Н.

При определении нагрузки на опорные, поддерживающие или фиксирующие устройства расчетную длину пролета принимают равной среднему арифметическому от длины двух пролетов, примыкающих к рассчитываемой опоре.

2.9. Коэффициент надежности по нагрузке для веса проводов, деталей и конструкций принимают равным 1,05.

Если уменьшение постоянной нагрузки может ухудшить условия работы конструкций контактной сети, то коэффициент надежности по нагрузке следует принимать равным 0,9.

2.10. Коэффициент надежности по нагрузке для натяжения компенсированных проводов и усилий, передаваемых от них на конструкции, следует принимать равным 1,1.

Нагрузки в расчетном режиме, передаваемые на конструкции контактной сети от натяжения некомпенсированных проводов, определяют по уравнению состояния провода, принимая в исходном режиме нормативные значения нагрузок и соответствующие им натяжения провода. При этом следует учитывать требования пп. 2.18, 2.32, 2.36 и 2.47.

Ветровые нагрузки

2.11. При определении ветровой нагрузки для конкретных электрифицируемых участков следует руководствоваться указаниями СНиП 2.01.07 и дополнительными требованиями Норм.

Ветровую нагрузку следует определять как сумму средней и пульсационной составляющих.

2.12. Нормативное значение ветрового давления q_нз, Па, (скорости ветра V_HЗ, м/с) определяют:

,                                                                       (2.2)

где q₀ - нормативное значение ветрового давления. Па, принимаемое по табл. 2.1;

V₀ - нормативное значение скорости ветра, м/с, повторяемостью 1 раз в 10 лет на высоте 10 м над уровнем земли;

k_v = 0,238 ln(z/z₀) - коэффициент изменения ветрового давления в зависимости от характера подстилающей поверхности и высоты насыпи (рис. 2.1);

z - высота над поверхностью земли, м (рис. 2.2);

z₀ - параметр шероховатости подстилающей поверхности, м, определяемый по табл. 2.2

Таблица 2.1

Ветровой район (принимают по СНиП 2.01.07)	Iа	I	II	III	IV	V	VI	VII
.q0. Па кгс/м	194 19,8	262 26,7	342 34,9	433 44,2	547 55,8	684 69,8	832 84,9	969 92,9
V0, м/с	17,8	20,6	23,6	26,5	29,8	33,3	36,8	39,7

Примечание. Для малоизученных районов скорость и давление ветра следует принимать на район выше.

Таблица 2.2

№ пп	Тип местности	Параметр шероховатости z0, м
1	2	3
1	Места с резким усилением скорости ветра в результате искусственного формирования направленного потока (вдоль русла реки с высокими берегами, вдоль ущелья)	0,01
2	Открытая ровная поверхность без растительности; поверхность озер, водоемов и морей, поймы крупных рек	0,05
3	Степь, равнина, луг	0,10
4	Открытая холмистая местность или равнинная поверхность с редким лесом, садами, парками	0,20
5	Участки, защищенные лесозащитными насаждениями, не подлежащими вырубке; станции в пределах станционных построек	0,50
6	Не подлежащий вырубке густой лес с высотой деревьев не менее 10 м; город со зданиями высотой более 10 м	1,00

Примечания: 1. Сооружение считается расположенным в местности данного типа, если эта местность сохраняется на расстоянии: для местности по п. 2 - 250 м; по п. 3 - 200 м, по п. 4 - 100 м, по п. 5 - 50 м, по п. 6 - 50 м.

2. Для местности по пп. 1 - 4 дано наименьшее значение параметра шероховатости для условий режима максимального ветра с учетом наличия снегового покрова. Эти же значения параметра шероховатости принимают и при гололеде.

3. Значение параметра шероховатости по п. 5 дано для случая, когда станционные постройки расположены с обеих сторон железнодорожного пути не далее 50 м. В противном случае его значение принимают для местности, лежащей с наветренной стороны станционных построек.

4. В случаях, когда местность не подходит под приведенную выше классификацию, можно принимать промежуточное значение параметра шероховатости.

5. Для участков контактной сети, проходящих по берегу озера, водоема, моря, если с другой его стороны расположена отвесная стена гор, параметр шероховатости следует принимать по п. 2.

Высоту расположения проводов контактной сети над подстилающей поверхностью для участков железной дороги с различным профилем следует определять в соответствии со схемами рис. 2.2.

Для участков, расположенных в выемке глубиной 7 м и более, высоту z над подстилающей поверхностью следует принимать равной 3 м.

6. При расположении железнодорожной насыпи на местности с параметром шероховатости 0,5 и 1 м высота расположения проводов контактной сети уменьшается на высоту препятствия, т. е. становится равной: (z - 10) м. При этом значение параметра шероховатости подстилающей поверхности принимают равным 0,15 м по п. 5 и 0,2 м - п. 6.

Параметр шероховатости подстилающей поверхности z₀; м

Рис 2.1. Коэффициент изменения ветрового давления:

I - насыпь высотой 40м (Z_H на рис. 2.2), II - нулевое место; III - выемка глубиной 5 м (Z_B на рис. 2.2)

Рис. 2.2. Схемы расположения проводов контактной сети над подстилающей поверхностью

2.13. Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки , Н,

на опорные, поддерживающие и фиксирующие устройства контактной сети определяют по формуле:

,                                                                        (2.3)

где С_х- аэродинамический коэффициент, принимаемый по п. 2.19 Норм и по обязательному приложению 4 СНиП 2.01.07;

А_к - расчетная поверхность конструкции, к которой приложена ветровая нагрузка, м².

2.14. Нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки на опорные, поддерживающие и фиксирующие устройства , Н, определяют по формуле:

                                                           (2.4)

где V_n - коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра, принимаемый по табл. 2.3; т_в - коэффициент пульсаций давления ветра, принимаемый по рис. 2.3.

Таблица 2.3

Линейный размер конструкций. Длина пролета, м	2	5	10	15	20	25	35	45	55	65	70	75
Vп·102	89	87	85	82	80	77	75	72	67	62	58	54

2.15. Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки , Н, на провода, кабели, тросы и передаваемой с них на опорные, поддерживающие и фиксирующие устройства определяют по формуле:

 = α_нq_нзС_хА_к,                                                                     (2.5)

где α_н - коэффициент, учитывающий неравномерность давления ветра вдоль пролета, принимаемый равным: при давлении ветра до 400 Па - 0,9; от 401 до 650 - 0,8; от 651 до 1000 - 0,7; более 1001 Па - 0,65; при механическом расчете проводов и длин пролетов α_н = 1.

Рис. 2.3. Коэффициент пульсаций давления ветра

2.16. При наличии многолетних (не менее 20 лет) данных местных гидрометеостанций о скорости ветра допускается определять нормативное ветровое давление по выражению:

, Па,

где V₀ - скорость ветра на уровне 10 м над поверхностью земли, соответствующая десятиминутному интервалу осреднения и превышаемая в среднем раз в 10 лет, м/с.

2.17. Нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки, передаваемой с проводов на опорные, поддерживающие и фиксирующие устройства , Н, находят по формуле:

 = 0,73··v_n·m_п·ξ_п,                                                         (2.6)

где ξ_п - коэффициент динамичности, принимаемый по рис. 2.4 в зависимости от веса провода (проводов) (при гололеде вместе с весом отложения)

Рис. 2.4. Коэффициент динамичности для проводов контактной сети

2.18. Коэффициент надежности по ветровой нагрузке, передаваемой с проводов на опорные, поддерживающие и фиксирующие устройства контактной сети, следует принимать равным:

а) при расчете по прочности - 1,3;

б) при расчете по деформациям - 1,0;

в) при расчете по образованию трещин в железобетонных опорах - 0,75.

Коэффициент надежности по ветровой нагрузке на опорные, поддерживающие и фиксирующие конструкции следует принимать равным 1,2.

Расчет проводов выполняют на нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки, умноженному на коэффициент 1,10.

2.19. При определении ветровой нагрузки на провода и конструкции контактной сети надо принимать следующие значения аэродинамического коэффициента лобового сопротивления С_х:

а) одиночные провода и тросы диаметром 20 мм и более - 1,10;

б) то же диаметром менее 20 мм и также провода и тросы, покрытые гололедом - 1,20;

в) одиночные контактные провода и тросы цепной подвески с учетом зажимов и струн - 1,25;

г) двойные контактные провода с расстоянием между ними 40 мм на нулевых местах и на насыпях высотой до 5 м - 1,55, то же на насыпях более 5м - 1,85;

д) железобетонные опоры кольцевого и круглого сечения - 0,7;

е) ригели жестких поперечин по пп. 2.20 - 2.23 Норм;

ж) плоские элементы конструкций - 1,4.

2.20. Расчет ветровых нагрузок на ригели жестких поперечин следует выполнять в соответствии с рекомендациями СНиП 2.01.07 и дополнительными рекомендациями пп. 2.21 - 2.23 Норм.

2.21. Ветровые нагрузки на ригели жестких поперечин необходимо определять для отсека фермы и приводить затем к нагрузке на 1 м.

За отсек принята часть фермы, заключенная между двумя поперечными сечениями на длине панели и характеризующаяся схемой решетки и геометрическими параметрами, которые повторяются по длине фермы (рис. 2.5).

2.22. Горизонтальную расчетную нагрузку на отсек ригеля Х₁, Н, определяют при действии ветра вдоль пути:

X₁ = C_x·A·q_нз·γ_f,

где γ_f коэффициент надежности по ветровой нагрузке, принимаемый равным 1,2;

А - характерная площадь с наветренной стороны отсека фермы (м²), определяемая для четырехгранных ферм по формуле:

А = А_пн + А_пв + n_ркА_рк + n_рпА_рп + n_ркгА_ркгcos³γ_г + 0,5 n_рксS_рксcos³γ_c

Рис. 2.5. Схема отсека фермы

где А_пн, А_пв, А_рк, А_рп, А_ркг, А_ркс - характерные площади стержней отсека, соответственно нижнего и верхнего поясов, раскосов, распорки, раскоса горизонтальной грани, раскоса в поперечном сечении, м², определяемые по формулам (2.7)

А_пн = d_нl₀; А_пв = d_вl₀

; А_рп = (b_ф - 2d_ср)d_рп

(2.7)

где d_н d_в - ширина полки соответственно нижнего и верхнего поясов, м; l₀ - длина отсека, м; d_{рк рп ркг ркс} - ширина полки соответствующего стержня решетки, м; γ_р, γ_г, - угол между поясом и раскосом соответственно в вертикальной и горизонтальной гранях, град; γ_с - угол отклонения от вертикали раскосов в поперечном сечении отсека четырехгранной фермы; n_рк, n_рп - число раскосов, распорок на одной вертикальной грани отсека; п_ркг, n_ркс - число раскосов на одной горизонтальной грани и поперечном сечении отсека, b_f - высота фермы, а_ф - ширина фермы.

Аэродинамический коэффициент С_х определяют по табл. 2.4

Таблица 2.4

Отношение	Отношение bф / аф
	1,0		1,5			2,0
	Отношение dв/dн
	1,0	1,5		1,0	1,5		1,0	1,5
0,05	2,55	2,59		2,66	2,70		2,77	2,81
0,10	2,05	2,10		2,20	2,25		2,35	2,40
0,20	1,68	1,73		1,89	1,94		2,10	2,15

2.23. Суммарную горизонтальную расчетную ветровую нагрузку на ферму ригеля и несущие тросы цепной подвески, направленную перпендикулярно оси пути, Z₁, Н, определяют по формуле:

                                                                                           (2.8)

где А_ф - характерная площадь фермы, равная сумме характерных площадей отсеков, м²; С_z = 0,3C_x; P_pi - ветровая нагрузка на i - провод, Н, определяемая по указаниям пп 2.13 - 2.18; n - число проводов.

Ветровая нагрузка на ферму ригеля поперечины в направлении, перпендикулярном оси пути, может быть принята равной 30 % от ветровой нагрузки на ферму вдоль оси пути.

Наибольшая величина суммарной ветровой нагрузка имеет место при угле скольжения β₁ = 15° (рис. 2.6).

В последней формуле аэродинамический коэффициент лобового сопротивления несущих тросов (контактных проводов) при угле скольжения β₁ = 15° определяют по формуле:

C_xi = C_x1 cos²β₁ = C_xl 0,932,

где С_х1 - аэродинамические коэффициенты лобового сопротивления несущих тросов (контактных проводов) при их поперечном обтекании.

2.24. Максимальное значение ветровой нагрузки следует определять при температуре воздуха минус 5°С.

Рис. 2.6. Схема для определения угла скольжения ветра относительно ригеля.

Гололедные нагрузки

2.25. Гололедную нагрузку на контактную сеть следует рассчитывать в соответствии с указаниями главы СНиП 2.01.07 и дополнительными требованиями Норм.

2.26. Нормативное значение гололедной нагрузки на проводах, кабелях и тросах, подвешенных на опорах контактной сети, , Н, находят по формуле:

                                                                                                                        (2.9)

где  - нормативное значение линейной гололедной нагрузки, Н/м, определяемой, исходя из толщины стенки гололеда, приведенного к цилиндрической форме с плотностью ρ = 0,9 г/см³.

2.27. Нормативную толщину стенки гололеда b_н повторяемостью один раз в 10 лет, приведенную к высоте 10 м над поверхностью земли и диаметру провода 10 мм, следует принимать для различных географических районов по таблице 2.5.

Для малоизученных районов толщину стенки гололеда принимать на район выше. Изменение толщины стенки гололеда в зависимости от диаметра провода следует учитывать по указаниям главы СНиП 2.01.07.

Таблица 2.5

Гололедный район (принимают по СНиП 2.01.07)	I	II	III	IV	V
Толщина стенки гололеда, мм	5	10	15	20	25

2.28. Местные условия образования гололедно-изморозевого отложения учитывают поправочным коэффициентом k_b к толщине стенки отложения по данным табл.2.5. Значения коэффициента для промежуточных значений высоты насыпи и глубины выемки определяют линейной интерполяцией

2.29. С целью учета особенностей образования гололеда на проводах контактной подвески необходимо:

а) при определении веса гололеда на контактных проводах толщину стенки гололеда принимать равной 50 % толщины стенки, принятой для данного района;

б) при определении веса гололеда на несущем тросе вводить поправочный коэффициент к весу отложения, равный 0,8.

Таблица 2.6

№ пп	Вид поверхности	Поправочный коэффициент, kb
1	Насыпь высотой, м
	5	1,10
	10	1,20
	15	1,30
	20	1,40
	25	1,45
	30 и более	1,50
2	Выемка глубиной, м	0,75
	5
	7 и более	0,60
3	Незащищенная от ветра, открытая, ровная поверхность	1.10
4	Лес, здания, станционные постройки с высотой более высоты расположения проводов	0,80

2.30. Нагрузку от гололеда на струнах , Н/м, отнесенную к длине пролета,

следует определять по выражению: при одном контактном проводе:

 = ρ·π·0,13·b_н·(1,15·b_н + d_c)·10^-3;                                                   (2.10)

при двух контактных проводах и шахматном расположении струн:

 = ρ·π·0,20·b_н·(1,15·b_н + d_c)·10^-3,                                                    (2.11)

где b_н - нормативная толщина стенки гололеда; d_c - диаметр струны, мм.

2.31. При различных углах встречи гололедонесущего потока с проводами необходимо принимать следующие значения веса гололеда, %:

при угле встречи 90° (перпендикулярно оси пути)    100

при 0° (вдоль оси пути)                                                 30

Примечания: 1. Указания п. 2.31 необходимо учитывать при расчете жестких поперечин на наиболее невыгодные сочетания ветровых и гололедных нагрузок.

2. Гололедные нагрузки для промежуточных значений угла допускается определять линейной интерполяцией между указанными значениями.

2.32. Коэффициент надежности по гололедной нагрузке следует принимать равным:

а) при расчете по прочности:

для проводов в I, II, III гололедных районах - 1,3; в IV, V - 1.4;

для гололедных отложений на конструкциях опорных, поддерживающих и фиксирующих устройств - 1,3;

для проводов, на которых проектом предусмотрена плавка гололеда ≈ 1;

б) при расчете по деформациям: в I, II, III районах - 0,5;

в IV, V - 0,7;

в) при расчете по образованию трещин в железобетонных опорах - 0,3.

2.33. Нормативное значение ветрового давления, Па, (скорость ветра, м/с) при гололеде следует принимать по табл. 2.7.

Таблица 2.7

Гололедные районы (принимают по СНиП 2.01.07)	I	II	III	IV	V
q0, Па кгс/м2	92 9,4	100 10,2	117 11,9	167 17,0	192 19,6
v0, м/с	12	13	14	17	18

2.34. Местные условия защищенности контактной сети при определении давления ветра в заданных условиях при гололеде следует учитывать в соответствии с п. 2.12.

Значения средней и пульсационной составляющих нормативной ветровой нагрузки при гололеде определяют по пп. 2.13 - 2.17.

Ветровую нагрузку на контактные провода и несущие тросы покрытые гололедом следует определять с учетом п. 2.29.

2.35. Расчет проводов следует выполнять на нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки при гололеде, умноженное на коэффициент 1,10.

2.36. Коэффициент надежности по ветровой нагрузке, передаваемой с проводов, покрытых гололедом, на опорные, поддерживающие и фиксирующие устройства, следует принимать равным:

а) при расчете по прочности                 1,3;

б) при расчете по деформациям                        0,85;

в) при расчете по образованию трещин в железобетонных опорах - в I, II гололедных районах - 0,55; III, IV, V - 0,45.

Коэффициент надежности по ветровой нагрузке при гололеде на опорные, поддерживающие и фиксирующие конструкции следует принимать равным 1,2.

2.37. Гололедную нагрузку следует находить при температуре минус 5°С.

2.38. Гололедную нагрузку на ферму жесткой поперечины определяют для отсека фермы и приводят затем к нагрузке на 1 м ее длины.

Расчетную гололедную нагрузку , Н/м, определяют по формуле:

                                                                (2.12)

где , - коэффициент надежности для гололедной нагрузки на ферму, принимаемый согласно требованиям главы СНиП 2.01.07;

А₀ - поверхность отсека, подверженная обледенению, м²:

А_о = 0,6А.

Здесь А - полная поверхность отсека фермы, м²:

А = A'_пнn_пн + A'_пвn_пв + A'_ркn_рк + A'_рпn_рп + A'_ркгn_ркг + A'_рпгn_рпг + A'_рксn_ркс;

A'_пн, A'_пв, A'_рк, A'_рп, A'_ркг, A'_рпг, A'_ркс - составляющие общей площади А поверхности отсека, соответственно, нижнего пояса (пн), верхнего пояса (пв), раскоса (рк), распорки (рп), раскоса горизонтальной грани (ркг), распорки горизонтальной грани (рпг), раскосов в поперечном сечении фермы (ркс);

n_пн; n_пв; n_рк; n_рп; n_ркг; n_рпг; n_ркс - число поясов нижних, верхних, раскосов и распорок на вертикальных гранях, раскосов и распорок на горизонтальных гранях, а также раскосов в поперечных сечениях отсека фермы (соответственно).

Снеговые нагрузки на ригель жесткой поперечины

2.39. При определении снеговой нагрузки на ригель жесткой поперечины следует руководствоваться указаниями СНиП 2.01.07 и учитывать дополнительные требования Норм.

2.40. Нормативное значение снеговой нагрузки на жесткие поперечины , Н, следует определять по формуле:

                                                                                    (2.13)

где  - нормативное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли, принимаемое для различных районов по табл. 2.8; А - площадь верхней горизонтальной грани фермы ригеля по наружному обмеру, м²; μ - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на ригель, принимаемый по табл. 2.8.

2.41. Допускается определять нормативное значение веса снегового покрова земли по данным многолетних (не менее 20 лет) наблюдений местных метеостанций.

2.42. Коэффициент надежности по снеговой нагрузке на жесткие поперечины следует принимать равным 1,3.

2.43. Снеговую нагрузку находят при температуре воздуха 0°С. Давление ветра при снеговой нагрузке отсутствует.

Таблица 2.8

Снеговой район (принимают по СНиП 2.01.07)		I	II	III	IV	V	VI
, Па/(кгс/м2)		600 61,2	800 81,5	1200 122,3	1700 173,3	2300 234,5	2900 295,6
Коэффициент μ	Жесткая поперечина без освещения	0,20	0,25	0,30	0,40	0,45	0,48
	Жесткая поперечина с освещением	0,30	0,35	0,55	0,58	0,60	0,62

Температурные воздействия

2.44. Расчет температурных воздействий на контактную сеть следует выполнять по СНиП 2.01.07, СНиП 2.01.01 и дополнительным требованиям Норм.

2.45. Нормативное значение минимальной температуры воздуха, °С, определяют по формуле:

t_нmin = t₁ – Δ₁ – 6^оС

где t₁ - многолетняя средняя месячная температура воздуха в январе, принимаемая по карте 5 обязательного приложения 5 СНиП 2.01.07 или СНиП 2.01.01; Δ₁ - отклонение средней суточной температуры от средней месячной (t₁), принимаемое в соответствии с СНиП 2.01.07.

При наличии многолетних (не менее 20 лет) данных местных метеостанций допускается определять нормативное значение температуры воздуха по формуле:

t_нmin = ( + t_min)/2

где  - средняя суточная температура наиболее холодных суток в январе;

t_min - абсолютная минимальная температура воздуха.

2.46. Расчетное значение минимальной температуры воздуха равно абсолютной минимальной температуре.

2.47. При определении нагрузок, передаваемых на конструкции контактной сети, необходимо принимать следующие значения коэффициента надежности по нагрузке для натяжения некомпенсированных проводов при температурных воздействиях:

При расчете по:	Для некомпенсированного несущего троса	Для одиночных проводов (усиливающих, питающих, ВЛ)
Прочности	1,1	1,2
Деформациям	1,0	1,0
Образованию трещин в железобетонных опорах	0,9	0,8

2.48. Нормативное и расчетное значения максимальной температуры воздуха следует принимать равными абсолютной максимальной температуре воздуха t_max с учетом воздействия солнечной радиации (прямой и рассеянной).

Эквивалентное увеличение максимальной температуры воздуха в результате нагрева проводов солнечной радиацией определяют по выражению:

t_р = 0,0162φ_mах,

где φ_mах - максимальное значение суммарной солнечной радиации, Вт/м², принимаемое по табл. 5 СНиП 2.01.01.

Для районов, расположенных между 46 и 66 градусами с.ш., температуру нагрева проводов солнечной радиацией t_p можно принять равной 14°С.

2.49. При определении длины анкерных участков цепных подвесок изменение температуры воздуха следует принимать между среднегодовым и нормативным значениями.

При определении диапазона температуры для расчета перемещения анкерных грузов следует учитывать нагрев проводов солнечной радиацией и тяговыми токами.

2.50. Температуру беспровесного положения контактного провода следует определять по выражению:

t₀ =  - t'

где  - среднегодовая температура воздуха, определяемая по СНиП 2.01.01; t' -поправка, равная 20 - 25° при одном и 15 - 20° при двух контактных проводах.

Более точно температуру беспровесного положения контактного провода можно определить, исходя из следующих соотношений:

если значения  ≤  (после округления до 5°С), то t' равно 20 при одном, 15°С при двух контактных проводах;

если  > , то t' соответственно равно 25 и 20°С.

Здесь  - средняя нормативная температура воздуха

 = (t_max + t_нmin)/2                                                                 (2.14)

Монтажные нагрузки

2.51. Конструкции контактной сети (опоры, консоли, жесткие поперечины, кронштейны фиксаторов) следует проверять расчетом на действие монтажных нагрузок, возникающих при погрузке, разгрузке и перевозке, выполняемых, в соответствии с требованиями «Норм по производству и приемке строительных и монтажных работ при электрификации железных дорог», СТН ЦЭ 12, а также при монтаже как самих конструкций, так и располагаемых на них элементов контактной сети (проводов и др.).

2.52. При расчете конструкций на воздействие нагрузок возникающих при погрузочно-разгрузочных работах и перевозке, должны быть рассмотрены схемы строповки и погрузки, вызывающие наибольшие усилия в конструктивных элементах.

Если возникающие при этом монтажные нагрузки приводят к необходимости увеличения сечений конструкции, то в проекте должны быть предусмотрены более рациональные схемы строповки и погрузки, по которым и определяют затем значения монтажных нагрузок.

Монтажные нагрузки при погрузке, разгрузке и перевозке конструкций следует определять с учетом коэффициентов учитывающих динамические воздействия:

при подъеме кранами                                         1,25

при перевозке транспортом                              1,60

При проектировании типовых конструкций следует принимать коэффициент надежности по монтажной нагрузке равным 1,6.

2.53. Опоры и жесткие поперечины, перевозимые или складируемые в несколько рядов, нужно проверять расчетом на действие нагрузок от вышележащих конструкций на нижний ряд.

2.54. Опорные и поддерживающие конструкции необходимо проверять на нагрузки, возникающие при монтаже цепных подвесок и одиночных проводов, подвешиваемых со стороны поля. При этом полученные усилия необходимо умножать на коэффициент k_Д = 1,25, учитывающий динамическое воздействие нагрузки. Если методы монтажа отличаются от приведенных в СТН ЦЭ 12, то величины этих нагрузок следует определять в зависимости от методов монтажа. Если намечаемый метод монтажа создает нагрузки, недопустимые для типовых конструкций, то должны быть внесены изменения в метод монтажа или в конструкцию.

2.55. Горизонтальные и наклонные элементы решетки металлических опор и жестких поперечин при угле наклона 30° и менее, а также консоли и кронштейны фиксаторов проверяют расчетом на вес монтера, равный 1000 Н. При этом следует принимать следующие климатические условия: скорость ветра 10 м/с, температура воздуха минус 15°С.

2.56. Анкерные опоры и их оттяжки следует рассчитывать на усилия вдоль пути от анкеруемых проводов. Для определения расчетной нагрузки величину нормативного натяжения в проводах в основных сочетаниях следует увеличивать на коэффициент надежности равный 1,15.

Нагрузки при обрыве проводов

2.57. Определение нагрузок аварийного режима на консольные опоры контактной сети следует производить для случая обрыва несущего троса цепных контактных подвесок.

Нагрузки при обрыве проводов на опорах питающих линий определяют, исходя из условий обрыва одного из проводов, подвешенных, на опоре, дающего наибольший изгибающий или крутящий момент на опору. Продольную (вдоль линии) сила, приложенную в точке крепления провода при его обрыве, принимают равной 0,5 наибольшего натяжения провода, подвешенного на металлической опоре, и 0,3 наибольшего натяжения провода при его подвеске на железобетонной опоре. Нагрузки на концевые, угловые и анкерные опоры при обрыве проводов питающих и отсасывающих линий определяют по Правилам устройства электроустановок (ПУЭ). При этом нагрузки определяют из условий обрыва проводов одной линии, дающих наибольший изгибающий или крутящий момент на опору.

2.58. Расчетную схему для определения усилий, действующих на консольные опоры контактной сети при обрыве проводов цепной подвески, следует принимать по рис. 2.7.

На конце консоли приложена вертикальная нагрузка Q , H,

Q_Д = k_ДQ_c,                                                                             (2.15)

где К_Д  = 1,9 - динамический коэффициент; Q_c - вес цепной контактной подвески, зависящий от типа применяемых проводов и длины пролета, Н.

Консоль (рис. 2.8) развернута на угол β_к к линии, перпендикулярной оси пути таким образом, что точка закрепления троса передвинута вдоль пути на величину h_П равную конструктивной высоте цепной контактной подвески. Угол β_к определяют из условия

sin β_К = h_П / а_Т

Изгибающий момент М_Д создается вертикальной силой, приложенной на конце консоли

М_Д = а_ТQ_Д + а₁Q_Д + а_ТQ_И,                                                                  (2.16)

где а_Т - расстояние от оси опоры до точки крепления несущего троса, м; а₁ - расстояние от оси опоры до центра тяжести консоли, м; Q_K - вес консоли, Н; Q_И - вес изолятора, Н.

Очертание эпюры изгибающих моментов соответствует приведенному на рис. 2.7. Работа опоры, имеющей разные значения моментов инерции сечения вдоль оси пути и перпендикулярно к ней, соответствует косому изгибу.

Составляющие изгибающего момента вдоль оси пути М_В перпендикулярно к оси пути М_П следует вычислять по формулам:

M_В = M_Дsin β_к;                                                                                     (2.17)

M_П = M_Дcos β_к                                                                                     (2.18)

где М_Д - изгибающий момент в плоскости действия равнодействующей силы.

2.59. Нагрузку на конструкции контактной сети при обрыве несущего троса определяют для заданного типа контактной подвески, района по гололеду и длин пролетов. Для определения вертикальных сил, действующих при обрыве, следует принимать толщину стенки гололеда, равную 0,5 максимальной расчетной для данного района.

2.60. Расчет нагрузок на ригель жесткой поперечины в аварийном режиме следует выполнять для случая обрыва несущего троса в середине пролета контактной подвески одного из главных путей, дающего наиболее невыгодные сочетания и наибольшие величины действующих сил.

При расчете в аварийном режиме продольной нагрузки на опорные узлы поперечины следует рассматривать случай обрыва той контактной подвески, при котором величина нагрузки имеет максимальное значение.

Вертикальную нагрузку, действующую при обрыве проводов на жесткую поперечину, следует определять по формуле (2.15).

При расчете жесткой поперечины на вертикальную нагрузку от обрыва проводов действие продольной силы не учитывают.

При подвешивании контактной подвески на консольных стойках место приложения вертикальной нагрузки следует определять с учетом поворота консоли на угол β_к (см. п. 2.58).

2.61. Нагрузку вдоль пути на анкерные опоры при обрыве проводов следует определять по максимальной величине их натяжения с учетом коэффициента 1,15, обусловленного динамическим воздействием нагрузки при обрыве контактного провода или несущего троса.

2.62. Усилие вдоль пути, действующее при обрыве проводов компенсированной контактной подвески на анкерную опору средней анкеровки, нужно определять как сумму, состоящую из максимального натяжения в дополнительном тросе и 40% натяжения в несущем тросе.

2.63. Продольную нагрузку на жесткие поперечины Р_ож, Н, от обрыва несущего троса следует принимать в зависимости от веса контактной подвески с учетом гололедного отложения на проводах Q_П, кН, величины натяжения троса Т и длины узла подвешивания троса на ригеле λ, по выражению:

Р_ож = Р'_ожк_Тк_λ                                                                                     (2.19)

где

Р'_ож = Р₁ + к_nQ_П,                                                                                (2.20)

Р₁ = 0,3 кН; к_n - коэффициент, учитывающий вес контактной подвески и равный 0,4; к_Т - коэффициент, учитывающий величину натяжения Т несущего троса (рис. 2.9); к_λ - коэффициент, учитывающий длину узла подвешивания X несущего троса на ригеле жесткой поперечины (рис. 2.10).

При подвешивании контактной подвески на консольных стойках или несущего троса компенсированной подвески на роликах расчет жесткой поперечины в аварийном режиме на продольную нагрузку не производят.

Рис. 2.9. Коэффициент, учитывающий величину натяжения несущего троса

Рис. 2.10. Коэффициент, учитывающий длину узла подвешивания несущего троса на ригеле жесткой поперечины

2.64. При расчете жесткой поперечины на продольную нагрузку от обрыва несущего троса вертикальную составляющую нагрузки Q_n принимают равной весу подвески с учетом гололедного отложения на проводах.

2.65. Реакция необорванных несущих тросов контактных подвесок соседних путей включает статическую и динамическую составляющие. Статическую составляющую реакции тросов следует определять по пп. 5.52 - 5.54 Норм.

Суммарная величина реакции тросов равна значению статической составляющей, умноженному на коэффициент динамичности, равный 1,5.

2.66. При проектировании типовых конструкций контактной сети нагрузки при обрыве проводов следует принимать для наиболее тяжелых расчетных условий: максимальной длины пролета, наиболее тяжелого типа контактной подвески и наибольшего веса отложения гололеда на проводах.

Рекомендуемые при проектировании типовых конструкций величины нагрузок приведены в таблицах 2.9 и 2.10.

Примечания: 1. В таблицах приведена максимальная возможная в заданном ветровом районе унифицированная длина пролета, при которой определено усилие от обрыва.

2. Максимальная длина пролета определена при значении параметра шероховатости подстилающей поверхности, равном 0,5 м.

3. Натяжение несущих тросов равно 20 кН.

2.67. Расчет консольных опор контактной сети на особые сочетания нагрузок, появляющихся в результате обрыва проводов, следует производить только по первому предельному состоянию (по несущей способности).

2.68. Расчетное сопротивление стали для расчета конструкций контактной сети по несущей способности на нагрузки от обрыва проводов следует принимать: при учете гололеда - равным нормативному, а без гололедных отложений – 95 % от нормативного. При расчете железобетонных опор расчетное сопротивление стали может быть повышено на 10 %, а бетона - на 25 %.

2.69. При проектировании консолей необходимо производить проверочный расчет на нагрузки от обрыва проводов. Вертикальную силу, приложенную на конце консоли, следует определять в соответствии с п. 2.58 Норм.

Сейсмические воздействия

2.70. В районах с сейсмичностью 8 - 9 баллов фундаменты, опоры и соединенные с ними жестким (не шарнирным) узлом жесткие поперечины или другие конструкции контактной сети следует рассчитывать с учетом сейсмических воздействий, принимаемых в соответствии с указаниями СНиП II-7 и Норм. Конструкции, имеющие шарнирное соединение с опорой (консоли, фиксаторы), рассчитывают без учета сейсмических воздействий.

2,71. Расчеты воздушных линий (ВЛ) электропередачи и контактной сети на сейсмические воздействия необходимо осуществлять для двух расчетных условий:

а) сейсмические волны распространяются перпендикулярно направлению контактной сети или ВЛ; при этих расчетных условиях следует делать проверку опор контактной сети по прочности и по деформациям, а опор ВЛ - по деформациям и прочности с учетом дополнительного момента от влияния массы проводов, получающегося в результате наклона опор; инерционные силы от массы проводов в этом расчетном режиме не учитывают;

б) направление сейсмических волн совпадает с направлением контактной сети или ВЛ электропередачи; в этом случае необходимо определять деформации опор на уровне подвешивания проводов, затем по разности деформаций опор определить изменение натяжения проводов за счет изменения длины пролета некомпенсированных проводов (начиная от анкерной опоры) и по величине изменения натяжения проводов определять продольную силу, действующую в точке крепления проводов к изоляторам, после этого делать проверку прочности изоляторов (опорных, штыревых) и опор.

Для проводов контактной сети как на перегонах, так и на станциях в районах с сейсмичностью 8 - 9 баллов рекомендуется компенсированная анкеровка, снижающая сейсмические воздействия на изоляторы и опоры при их направлении вдоль пути; не рекомендуется применение опорных изоляторов.

2.72. Для снижения усилий от сейсмических воздействий на кронштейны и опоры вдоль пути от некомпенсированных проводов необходимо предусматривать специальные конструктивные мероприятия.

2.73. В расчетах на сейсмостойкость опору контактной сети или ВЛ электропередачи следует считать как систему с n степенями свободы с массой, сосредоточенной в n точках, соответствующих центрам масс элементов, на которые разделена опора, причем стойки длиной до 15,6 м следует рассчитывать при n = 5, при расчете стоек длиной до 21 м принимать n = 7, а длиной более 21 м - п = 10.

Расчетные изгибающие моменты от действия сейсмических сил для системы с n степенями свободы следует определять не менее, чем для трех форм колебаний.

Расчетные сопротивления стали и бетона при расчете конструкций на сейсмические воздействия принимать в соответствии с п. 2.68.

2.74. Для опор контактной сети, ВЛ электропередачи коэффициент динамичности β_i = 1 / T_j при определении сейсмических сил следует увеличивать согласно СНиП II-7 в 1,5 раза и принимать равным β_i = 1,5 / T_i, где T_i - период собственных колебаний опоры.

Методика расчета опорных конструкций контактной сети на сейсмические воздействия приведена в приложении 5.

Нагрузки при падении опоры

2.75. Расчет опор на особую нагрузку от падения соседней опоры следует производить для кривых участков пути при привязке типовых конструкций железобетонных опор.

Расчет выполняют при проектировании контактной сети вновь электрифицируемых ж.д. участков и при замене опор на действующих электрифицированных линиях.

2.76. При определении нагрузок, воздействующих на данную опору при падении соседней, должны быть учтены параметры контактной подвески и других линий, подвешенных на опорах, радиус кривой, давление ветра в заданных условиях в соответствии с разделом 2.

Падение опоры в аварийном режиме следует рассматривать с учетом динамики в плоскости, перпендикулярной оси пути в сторону центра кривой.

2.77. Суммарный изгибающий момент, действующий на опору, определяют сложением (с учетом знака) составляющих расчетного момента от всех постоянных и кратковременных нагрузок и дополнительных от падения соседней опоры. Нагрузки определяют для принятого расчетного режима.

2.78. Величину дополнительной составляющей изгибающего момента в основании стойки, обусловленную падением соседней опоры с учетом динамики ее падения, можно принимать по таблицам приложения 6 для типовых конструкций контактной сети/

 

Таблица 2.9

Расчетные условия	Габарит опор, м	Изгибающий момент, кНм, (вдоль. пути – Мв / поперек пути - Mп)
				Тип контактной подвески
		М-120+2МФ-100			ПБСМ-95+1МФ-100
			Ветровой район (длина пролета, м)
		I-V (76)	VI (72)	VII (68)	I-V(72)	VI (64)	VII (60)
Без учета веса гололеда	3,1	10,31/11,26	9,81/10,72	9,31/10,18	6,07/6,64	5,50/6,01	5,22/5,70
	3,3	10,31/12,46	9,81/11,86	9,31/11,27	6,07/7,35	5,50/6,66	5,22/6,31
	3,5	10,31/13,72	9,81/13,06	9,31/12,41	6,07/8,09	5,50/7,33	5,22/6,95
	5,0	10,46/22,46	9,97/21,40	9,48/20,35	6,26/13,44	5,69/12,22	5,41/11,61
	5,7	10,71/26,89	10,22/25,66	9,73/24,44	6,52/16,38	5,96/14,96	5,67/14,25
С учетом веса гололеда при толщине отложения,
5	3,1	10,92/11,93	10,39/11,35	9,86/10,78	6,48/7,08	5,86/6,41	5,55/6,07
	3,3	10,92/13,20	10,39/12,57	9.86/11.93	6.48/7,84	5,86/7,09	5,55/6.72
	3,5	10,92/14,54	10,39/13,84	9,86/13,14	6,48/8,63	5.86/7,81	5,55/7,40
	5,0	11,07/23,76	10.55/22,64	10,02/21,52	6,66/14,30	6,05/12,99	5,74/12,33
	5,7	11,32/28,41	10,80/27,11	10,28/25,80	6,92/17,39	6,31/15,85	6,01/15,09
10	3,1	11,70/12,78	11,13/12,16	10,56/11,54	7.01/7.66	6,33/6,92	5,99/6,55
	3,3	11,70/14,14	11,13/13,46	10,56/12,77	7,01/8,48	6,33/7,66	5,99/7,25
	3,5	11,70/15,57	11,13/14,82	10.56/14,07	7,01/9,33	6,33/8,44	5,99/7,99
	5,0	11,84/25,42	11,28/24,22	10,72/23,01	7,19/15,43	6,52/13,99	6,18/13,27
	5,7	12,09/30,35	11,53/28,94	10,97/27,53	7,45/18,70	6,78/17,02	6,45/16,19
15	3,1	12,61/13,81	12,02/13,14	10,41/12,47	7,61/8,37	6,91/7,56	6,54/7,15
	3,3	12,61/15,29	12,02/14,54	10,41/13,80	7,61/9,27	6,91/8,36	6,54/7,91
	3,5	12,61/16,83	12,02/16,01	10,41/15,19	7,61/10,20	6,91/9,21	6,54/8,71
	5,0	12,78/27,44	12,17/26,12	11,56/24,81	7,84/16,82	7,09/15,23	6,72/14,43
	5,7	13,02/32,70	12,41/31,17	11,80/29,64	8,09/20,32	7,35/18,47	6,99/17,54
20	3,1	13,75/15,03	13,07/14,29	12,40/13,55	8,43/9,22	7,60/8,31	7,19/7,86
	3,3	13,75/16,63	13,07/15,81	12,40/15,00	8,43/10,21	7,60/9,20	7,19/8,69
	3,5	13,75/18,31	13,07/17,41	12,40/16,52	8,43/11,24	7,60/10,13	7,19/9,57
	5,0	13,88/29,81	13,21/28,37	12,54/26,93	8,61/18,48	7,78/16,70	7,37/15,81
	5,7	14,12/35,46	13,46/33,78	12,79/32,11	8,86/22,26	8,04/20,18	7,63/19,15
25	3,1	15,03/16,42	14,29/15,61	13,55/14,80	9,33/10,21	8,40/9,19	7,94/8,68
	3,3	15,03/18,18	14,29/17,28	13,55/16,38	9,33/11,29	8,40/10,17	7,94/9,60
	3,5	15,03/20,01	14,29/19,03	13,55/18,04	9,33/12,44	8,40/11,19	7,94/10,57
	5,0	15,15/32,54	14,42/30,95	13,68/29,37	9,50/20,40	9,57/18,41	8,11/17,41
	5,7	15,39/38,64	14,65/36,80	13,92/34,95	9,76/24,49	8,83/22,17	8,37/21,01

Таблица 2.10

Расчетные условия	Продольная нагрузка на жесткие поперечины, кН
	Тип контактной подвески
	М-120+2МФ-100			ПБСМ-95+МФ-100
	Ветровой район (длина пролета, м)
	I-V (76)	VI (72)	VII (68)	I-V (72)	VI (64)	VII (60)
Без учета гололеда	1,79	1,72	1,65	1,18	1,10	1,06
С учетом гололеда при толщине стенки отложения, мм:
5	1,99	1,90	1,82	1,31	1,22	1,17
10	2,28	2,18	2,09	1,52	1,40	1,34
15	2,67	2,55	2,44	1,79	1,64	1,57
20	3,16	3,01	2,87	2,14	1,95	1,86
25	3,74	3,56	3,39	2,56	2,32	2,21

 

2.79. Выбор типовых конструкций опор и при необходимости корректировку принятых длин пролетов следует производить путем сравнения суммарного изгибающего момента с разрушающим значением момента типовой конструкции, определяемого умножением изгибающего момента, выдерживаемого сечением по прочности (см. таблицу расчетных данных соответствующего проекта ж.б. опор), на коэффициент 1,6.

При оценке прочности эксплуатируемых опор контактной сети их разрушающее значение изгибающего момента следует принимать с учетом снижения прочностных характеристик в процессе эксплуатации.

Сочетания нагрузок

2.80. Сочетания нагрузок для расчета конструкций контактной сети принимают в соответствии с пп. 2.1 - 2.5 Норм.

2.81. При расчете конструкций контактной сети на основные сочетания, включающие одну кратковременную нагрузку, величину последней следует учитывать без снижения, а при расчете на те же сочетания, но при двух и более кратковременных нагрузках, расчетные величины этих нагрузок следует умножать на коэффициент сочетаний 0,9.

При расчете конструкций контактной сети на особые сочетания расчетные величины кратковременных нагрузок следует умножать на коэффициент сочетаний 0,8, кроме случаев, оговоренных в нормах проектирования зданий и сооружений в сейсмических районах.

2.82. При учете сочетаний нагрузок за одну кратковременную нагрузку следует принимать:

ветровую нагрузку и температурные воздействия в соответствии с п. 2.24;

гололедно-ветровую нагрузку и температурные воздействия в соответствии с пп. 2.33, 2.37.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНТАКТНЫХ ПОДВЕСОК И ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ

3.1. При определении наибольшего допускаемого по прочности натяжения проводов и тросов следует учитывать статистические характеристики прочности проводов и действующих в данном районе климатических нагрузок, срок службы проводов и снижение их прочности в эксплуатации, динамический характер нагрузок, возникающих при колебании проводов, возможное отклонение натяжения провода при его монтаже.

3.2. Напряжения в проводе за весь срок службы его не должны превышать величины предела упругости материала провода.

3.3. Максимальное натяжение проводов воздушных линий и несущих тросов полукомпенсированных цепных контактных подвесок может быть достигнуто в одном из следующих расчетных режимов:

минимальная температура воздуха при отсутствии добавочных нагрузок;

наибольшая гололедная нагрузка при одновременном воздействии давления ветра;

наибольшая ветровая нагрузка.

3.4. Наибольшее допускаемое по прочности значение натяжения проводов воздушных линий и несущих тросов контактных подвесок определяют в зависимости от расчетного режима и марки провода по выражению:

Н_доп = R/к_з                                                                                            (3.1)

где R - величина разрушающей нагрузки при растяжении проводов, принимаемая по государственным стандартам или заводским сертификатам;

к_з - коэффициент запаса прочности, принимаемый по табл. 3.1.

Таблица 3.1

Расчетный режим	Гололедный район (принимают по СНиП 2.01-07)	Коэффициент запаса прочности несущих тросов полукомпенсированных контактных подвесок и проводов воздушных линий
		сталемедный		сталеалюминиевый (ПБСА)	медный (М)	алюминиевый (А)	сталеалюминиевый (АС)
		(ПБСМ)	(БСМ)
Наибольшая гололедная нагрузка с давлением ветра.	I-II	2,8	3,0	2,9	2,1	2,7	3,0
	III-IV	3,0	3,1	3,0	2,2	3,0	3,5
	V	3,2	3,3	3,2	2,4	3,5	4,0
Наибольшая ветровая нагрузка.	-	2,8	3,0	2,9	2,1	2,7	3,0
Низшая температура воздуха	-	2,8	3,0	2,9	2,1	2,7	3,0

Примечание. Для несущих тросов компенсированных контактных подвесок величину к₃, следует принимать равной: для троса марки ПБСМ - 2,8; ПБСА - 3,0; М - 2,2.

Величину наибольшего допускаемого натяжения проводов и несущих тросов Н_дод кН (кгс), следует принимать по табл. 3.2.

3.5. Для новых марок несущих тросов контактных подвесок и проводов воздушных линий, не приведенных в табл. 3.1, коэффициент запаса прочности определяют по выражению:

                                                                                          (3.2)

где

γ_f- коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый по табл. 3.3;

γ_т - коэффициент надежности по материалу;

γ_с - коэффициент условий работы;

к_пу - коэффициент, равный отношению предела упругости материала провода к его временному сопротивлению при растяжении.

Значение коэффициентов γ_с,γ_т и к_пу приведены в табл. 3.4.

3.6. 3а исходный расчетный режим следует принимать режим, при котором при заданных расчетных условиях натяжение провода за срок его службы будет максимальным. Расчет производят в такой последовательности:

устанавливают режим наибольшей добавочной нагрузки;

по величине критического пролета и заданных пролетов анкерного участка с учетом способа закрепления провода на поддерживающих конструкциях (подвижные точки подвеса или нет) или по величине критической нагрузки определяют исходный расчетный режим.

З.7. Критическим пролетом l_кр следует считать пролет, в котором максимальное за срок службы натяжение провода (несущего троса) при низшей температуре воздуха равно натяжению при наибольшей добавочной нагрузке.

Для одиночного провода воздушной линии:

                 (3.3)

где

,  - наибольшее допускаемое значение натяжения провода воздушной линии соответственно при режиме наибольшей добавочной нагрузки и низшей температуре воздуха;

q_д - результирующая линейная нагрузка на провод воздушной линии при режиме наибольшей добавочной нагрузке;

g - вес 1 м провода;

t_д, t_min - температура воздуха в заданном районе соответственно при добавочной нагрузке и минимальная;

α - температурный коэффициент линейного расширения материала провода;

S, Е- соответственно сечение провода и модуль упругости материала провода

3.8. Для пролетов длиной меньше критического за исходный расчетный режим следует принимать режим низшей температуры воздуха, для пролетов длиной более критического - режим наибольшей добавочной нагрузки.

3.9. Критической нагрузкой q_кр, следует считать такую нагрузку в режиме добавочной нагрузки, при которой максимальное напряжение провода равно наибольшему натяжению при низшей температуре воздуха.

Для провода воздушной линии:

              (3.4)

где l - расчетный пролет, принимаемый равным при подвижных точках подвеса провода величине эквивалентного пролета.

 

Таблица 3.2

Кратковременные климатические нагрузки, их сочетание	Гололедный район (принимают по СНиП 2.01.07)	Наибольшее допускаемое натяжение Ндоп, кН (кгс)
		Несущий трос полукомпенсированной контактной подвески, провод воздушной линии
		ПБСМ-70	ПБСМ-95	ПБСА-50/70	М-120	М-95	А-120	А-150	А-185	АС-25/4,2	АС-35/6,2	АС-50/8	АС-70/11
Наибольшая гололедная	I-II	16,66	20,58	18,62	20,58	16,66	7,35	8,33	10,29	2,94	4,41	5,39	7,84
нагрузка с давлением		(1700)	(2100)	(1900)	(2100)	(1700)	(750)	(850)	(1050)	(300)	(450)	(550)	(800)
ветра	III-IV	15,68	19,60	17,64	19,60	15,68	6,37	7,35	9.31	2,45	3,49	4,41	6,86
		(1600)	(2000)	(1800)	(2000)	(1600)	(650)	(750)	(950)	(250)	(350)	(450)	(700)
	V	14,70	17,29	16,66	18,62	14,70	5,39	6,37	7,84	1,96	2,94	3,92	5,88
		(1500)	(1800)	(1700)	(1800)	(1500)	(550)	(650)	(800)	(200)	(300)	(400)	(600)
Наибольшая ветровая нагрузка	-	16,66	20,58	18,62	19,60	16,66	7,35	8,33	10,29	2,94	4,41	5,39	7,84
		(1700)	(2100)	(1900)	(2000)	(1700)	(750)	(850)	(1050)	(300)	(450)	(550)	(800)
Минимальная температура воздуха		16,66	20,58	28,62	20,58	16,66	7,35	8,33	10,29	2,94	4,41	5,39	7,84
		(1700)	(2100)	(1900)	(2100)	(1700)	(750)	(850)	(1050)	(300)	(450)	(550)	(800)

Примечание. Для несущих тросов компенсированных контактных подвесок величину номинального натяжения следует принимать равной: для троса марки ПБСМ-70 - 15,68 (1600); ПБСМ-95 - 19,60 (2000); ПБСА-50/70 - 17,64 (1800); М-120-19,60 кН (2000 кгс)

Таблица 3.3

Кратко временные климатические нагрузки, их сочетание	Гололедный район (принимают по СНиП 2.01.07)	Коэффициент надежности по нагрузке γf
		Несущий трос контактной подвески						Провод воздушной линии
		полукомпенсированные			компенсированные
		сталемедный (ПБСМ)	сталеалюминиевый (ПБСА)	медный (М)	сталемедный (ПБСМ)	сталеалюминиевый (ПБСА)	медный (М)	алюминиевый (А)	сталеалюминиевый (АС)
Наибольшая гололедная нагрузка с давлением ветра	I-II	1,05	1,10	1,10	1,10	1,10	1,15	1,10	1,10
	III-IV	1,19	1,15	1,15	1,10	1,10	1,15	1,20	1,30
	V	1,20	1,20	1,25	1,10	1,10	1,15	1,40	1,50
Наибольшая ветровая нагрузка	-	1,05	1,10	1,10	1,10	1,10	1,15	1,10	1,10
Минимальная температура воздуха	-	1,05	1,10	1,10	1,10	1,10	1,15	.1,10	1,10

Таблица 3.4

		Коэффициенты для несущего	троса контактной подвески, провода воздушной линии
Коэффициент	сталемедный (ПБСМ)	сталеалюминиевый биметаллический (ПБСА)	медный (М)	алюминиевый (А)	сталеалюминиевый комбинированный (АС)
γс	0,75	0,75	0,90	0,80	0,80
γт	1,02	1,12	1,02	1,04	1,03
кпу	0,52	0,57	0,60	0,53	0,48

 

3.10. Если q_кp> q_д то за исходный расчетный режим следует принимать режим низшей температуры воздуха, если q_кp< q_д - режим наибольшей добавочной нагрузки.

3.11. Расчетный режим наибольшей добавочной нагрузки (гололедно-ветровая нагрузка или наибольшая ветровая нагрузка), при котором натяжение провода принимает максимальное значение, определяют следующим образом:

для провода воздушной линии

                                                                                     (3.5)

где ,  - наибольшее допускаемое значение натяжения провода воздушной линии соответственно при режиме гололеда с ветром и наибольшей ветровой нагрузки:

q_в - результирующая линейная нагрузка на провод воздушной линии при режиме наибольшей ветровой нагрузки.

В уравнения (3.1) - (3.5) для несущего троса полукомпенсированной контактной подвески входят приведенные величины натяжения и нагрузок.

Если q_г > q'_г, то за исходный расчетный режим следует принимать режим наибольшей гололедной нагрузки при одновременном воздействии давления ветра; при q_г > q'_г - режим наибольшей ветровой нагрузки.

Здесь q'_г - результирующая линейная нагрузка на провод (несущий трос) при режиме гололеда с ветром.

3.12. Максимальное за срок службы натяжение провода равно наибольшему допускаемому натяжению при исходном расчетном режиме, умноженному на соответствующий коэффициент надежности по нагрузке:

Н_max = H_допγ_f                                                                                         (3.6)

3.13. Наименьшее за время эксплуатации провода значение разрушающей нагрузки:

R_м = Rγ_c /γ_т,                                                                                         (3.7)

3.14.Натяжение провода воздушной линии при воздействии веса провода и сосредоточенных сил следует определять по уравнению состояния провода:

                                                 (3.8)

где

Р_1i - сосредоточенные силы, действующие на провод в исходном режиме на расстоянии a_i от левой опоры на расстоянии в_i - от правой;

i= 1, 2, 3,...,К - число действующих на провод в исходном расчетном режиме сосредоточенных сил;

Р_хm - сосредоточенные силы, действующие на провод в рассчитываемом режиме на расстоянии а_т от левой опоры и на расстоянии в_т от правой;

m=1,2,3…М - число действующих на провод в рассчитываемом режиме сосредоточенных сил.

Индекс «1» относится к величинам в исходном расчетном режиме и индекс «x» - в рассчитываемом режиме.

3.15. Стрелу провеса провода воздушной линии на стоянии х от левой опоры определяют по следующему выражению:

                           (3.9)

где Р_i - сосредоточенные силы, действующие на провод (при i<n слева от сечения х, а при i> n - справа от него).

Расчет длин анкерных участков контактных подвесок

3.16. В условиях экстремальных температур воздуха в пределах анкерного участка контактной подвески отклонение натяжения контактного провода (проводов) ΔT не должно превышать ± 15 % номинального натяжения Т_H, создаваемого компенсаторами (δ = ΔТ/Т_Н = ±0,15).

В компенсированных цепных подвесках кроме этого отклонение натяжения несущего троса не должны быть менее ± 10 % номинального значения (δ = ± 0,10).

3.17. Для полукомпенсированной цепной подвески необходимо учитывать реакции от наклона струн и поворота фиксаторов при температурных деформациях контактных проводов. Для компенсированных цепных подвесок реакции от наклона струн можно не учитывать.

3.18. Расчет максимальной допускаемой длины анкерного участка производят в соответствии с требованиями п. 3.16. Натяжение провода подвески в i-м опорном узле, начиная от средней анкеровки до компенсатора, можно определить с помощью следующих рекуррентных формул:

T_i+1 = T_cicos(β_i+1 + α_1i+1)/cos(β_i-1 - α_2i+1)

 i = 0, 1, 2, 3,…                                       (3.10)

T₀ = T_H(1 + δ),

где α_1i, α_2i - углы отклонения оси провода в плане от оси абсцисс системы координат i - й консоли (рис.3.1);

β_i - угол поворота фиксатора (консоли) в горизонтальной плоскости в i - м опорном узле (см. рис.3.1);

g - линейная нагрузка от собственного веса цепной подвески;

l_i - длина i - гo пролета;

h_cj - приведенная к середине пролета длина струн в i - м пролете;

и_сi - продольное перемещение провода в середине i - гo пролета;

Т_н - нормативное значение натяжения провода у компенсатора;

Т₀ - допускаемое значение натяжения компенсированного провода у средней анкеровки.

Углы α_1i, α_2i определяются длиной пролета, планом (кривизной) оси пути и зигзагами (выносами) проводов, а величины β_i, h_cj, u_ci находят по формулам:

β_i = arctg(u_i/d_i),

,                           (3.11)

u_ci = u_i + [αΔt – ε_fi + (T_i - T_н)/EF]l/2,

где d_i - горизонтальная проекция дополнительного фиксатора (консоли), считая от точки крепления на проводе (тросе) до оси шарнирного крепления на основном фиксаторе (на опоре);

h_к - конструктивная высота подвески;

F_0j - стрела провеса несущего троса в i - м пролете при среднегодовой температуре воздуха;

α - температурный коэффициент линейного расширения материала провода, 1/град.;

Δt - отклонение температуры воздуха от среднегодового значения;

EF- продольная жесткость провода;

u_i - продольное перемещение провода в i-м опорном узле.

Коэффициент ε_fi, учитывающий относительные упругие деформации провода, вызванные изменением стрелы провеса провода от f₀ при среднегодовой температуре до значения f_i при данной температуре, определяют по формуле:

Для несущего троса компенсированной цепной подвески величиной ε_fi можно пренебречь.

Для контактного провода полукомпенсированной подвески расчет по рекуррентным формулам (3.10) и (3.11) следует выполнять до тех пор, пока натяжение провода не приблизится к номинальному значению у компенсатора. При этом, полученное число пролетов определяет допускаемую в данных условиях длину половины анкерного участка.

В компенсированной подвеске определение половины длины анкерного участка производят аналогично. При этом для несущего троса в формулах (3.10) можно принять Т_ci - T_i и не определять величины h_cl.

Рис. 3.1. Расчетная схема для определения длины амперного участка

4. ЗАЩИТА КОНСТРУКЦИЙ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ОТ КОРРОЗИИ

4.1. Защиту конструкций контактной сети от коррозии следует проектировать с учетом степени агрессивности окружающей среды, воздействий токов утечки с тяговых рельсов на участках постоянного тока.

4.2. Степень агрессивности среды следует определять в соответствии с указаниями и рекомендациями СНиП 2.03.11 и методическими рекомендациями по оценке агрессивности окружающей среды, разработанными ПТУ ПС.

При оценке степени агрессивности воздушной среды следует учитывать влияние поднимаемых в воздух с подвижного состава солей, пыли, удобрений и принимать ее не ниже среднеагрессивной.

4.3. При проектировании железобетонных опор и фундаментов их коррозионную стойкость в агрессивной среде следует обеспечивать преимущественно применением коррозионностойких материалов, снижением проницаемости бетона, заданием необходимой категории трещиностойкости, ширины раскрытия трещин и толщиной защитного слоя бетона.

4.4. Для предварительно напряженных железобетонных опор контактной сети, армированных арматурой класса Вр-II, Ат-IV или Ат-V, предназначенных для эксплуатации в условиях неагрессивной, слабоагрессивной и среднеагрессивной среды, следует устанавливать 2-ю категорию требований по трещиностойкости.

Предварительно напряженные железобетонные опоры, предназначенные для эксплуатации в условиях сильноагрессивной среды, должны удовлетворять 1-й категории требований по трещиностойкости.

4.5. Железобетонные фундаменты, армированные арматурой класса А-III, предназначенные для эксплуатации в средне- и сильноагрессивных средах, должны удовлетворять 3-й категории требований по трещиностойкости. Ширина непродолжительного раскрытия трещин при среднеагрессивной среде должна составлять не более 0,2 мм и продолжительного раскрытия - не более 0,15 мм. При сильноагрессивной среде ширина непродолжительного раскрытия трещин должна составлять не более 0,15 мм, ширина продолжительного раскрытия трещин - не более 0,1 мм.

4.6. Показатели проницаемости бетона и толщины защитного слоя предварительно-напряженных опор и фундаментов из обычного железобетона следует принимать:

- для предварительно напряженных опор марка бетона по водонепроницаемости не ниже W8;

- для фундаментов из обычного железобетона - марка бетона по водонепроницаемости не ниже W6.

Толщина защитного слоя бетона до рабочей арматуры должна составлять:

- для предварительно-напряженных опор - не менее 20 мм;

- для фундаментов - не менее 25 мм.

4.7. При изготовлении железобетонных опор и фундаментов не допускается применение бетонов с добавками, понижающими электросопротивление бетона, в том числе ингибирующими коррозию стали. Не допускается вводить в бетон добавки хлористых солей, нитратов и нитритов.

4.8. Для защиты от коррозии в опорах и фундаментах следует предусмотреть установку изолирующих деталей, обеспечивающих электрическое сопротивление конструкции не менее 10 кОм. При невозможности обеспечить эту норму следует предусматривать установку в цепи заземления защитных участков.

4.9. Фундаментная часть железобетонных опор и фундамент должны иметь гидроизоляционное покрытие, наносимое на заводах-изготовителях. В качестве материала покрытия должна использоваться, преимущественно, композиция на основе эпоксидно-каменноугольных смол, наносимая в соответствии с «Рекомендациями по защите от коррозии мостов и фундаментов опор контактной сети».

Покрытие на фундаментной части опор и фундаментах необходимо предусматривать независимо от степени агрессивности грунта и грунтовых вод.

Разрешается применение других материалов для гидроизоляции в соответствии со СНиП 2-03.11.

4.10. 3ащиту металлических конструкций контактной сети, а также металлических деталей железобетонных опор следует осуществлять применением атмосферостойких сталей, выполнением конструктивных требований и нанесением на поверхность конструкций металлизационных, лакокрасочных или комбинированных покрытий.

Толщину покрытий определяют в зависимости от степени агрессивности среды и срока службы конструкций не менее 50 лет.

4.11. Все металлические конструкции и их соединения должны быть доступны для наблюдения, очистки и нанесения защитных покрытий, а также не должны задерживать влагу.

Замкнутые профили и соединения должны быть герметизированы. При этом защиту от коррозии внутренних поверхностей допускается не производить.

4.12. В качестве металлизационных покрытий следует использовать преимущественно горячее цинкование. Толщина цинкового покрытия должна составлять 100 - 150 мкм. Толщину покрытий определяют в зависимости от степени агрессивности среды и срока службы конструкций не менее 50 лет. Оцинкование осуществляют в соответствии с требованиями ГОСТ 9.307.

4.13. Комбинированное металлизационно-лакокрасочное покрытие выполняют путем электродугового напыления алюминия с последующей пропиткой слоя алюминия полимерными составами и окраской лакокрасочными материалами.

Толщина напыляемого слоя алюминия должна составлять 250 - 300 мкм.

4.14. Нанесение металлизационного покрытия осуществляют в соответствии с требованиями ГОСТ 9.304, а подбор лакокрасочных материалов для последующей окраски и технология окраски - в соответствии с «Инструкцией по антикоррозионной защите металлических конструкций контактной сети метализационно-полимерными покрытиями», утвержденной ЦЭ МПС 31.07.97 г.

4.15. В качестве лакокрасочных покрытий рекомендуется использовать преимущественно цинкосодержащие композиции ЦВЭС по ТУ-494КА064-04-93, ЦИНОЛ по ТУ 0165-12-95 и ЦИНОТАН по ТУ 2313-017-12288779-99. Подготовку поверхности конструкций под покрытие производят в соответствии с ГОСТ 9.402. Степень очистки конструкции от оксидов должна быть первой.

4.16. Крепежные изделия (болты, шпильки, шайбы, гайки) защищают от коррозии путем горячего цинкования. Толщина покрытия должна составлять не менее 40 мкм.

Болты, гайки M12 и ниже должны быть изготовлены из атмосферостойкой легированной стали. Резьба оцинкованных болтов должна быть покрыта смазкой.

4.17. Монтажные соединения ригелей жестких поперечин, защитное покрытие которых выполнено методом горячего цинкования или газо-термического напыления, должны быть выполнены на болтах с применением оцинкованных накладок и крепежных изделий.

Блоки ригелей с лакокрасочным покрытием и изготовленных из атмосферостойких сталей могут иметь сварные соединения с последующим покрытием стыков теми же лакокрасочными материалами, которыми покрыты блоки.

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ОПОРНЫХ, ПОДДЕРЖИВАЮЩИХ И ФИКСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ КОНТАКТНОЙ СЕТИ

Материалы для металлических конструкций контактной сети

5.1. Стальные конструкции устройств электроснабжения железных дорог распределяют по условиям применения сталей на следующие группы, нумерация которых соответствует нумерации групп, приведенных в табл. 50 приложения 1 СНиП II-23.

Группа 1. К конструкциям устройств электроснабжения, не относится.

Группа 2. Конструкции и элементы, связанные с натяжением проводов;

тяги консолей и кронштейнов;

закладные детали для крепления консолей и кронштейнов;

штанги, хомуты и штанги анкерных оттяжек;

элементы анкеровки проводов;

детали для крепления жестких поперечин к наголовникам;

элементы закрепления проводов в поддерживающих конструкциях и т.п.

Для группы 2 применять сталь по табл. 5.1.

Группа 3. Элементы узлов крепления поддерживающих устройств (сварные, штампованные, гнутые); элементы закладных деталей (кроме болтов), пяты и хомуты для крепления консолей и кронштейнов и т. п.

Конструкции и элементы несущих, поддерживающих фиксирующих устройств (сварные, гнутые, штампованные); опоры, ригели и оголовки жестких поперечин, прожекторные мачты, опоры молниеотводов, подкосы консолей, кронштейны ЛЭП и дополнительных проводов (кроме тяг из круглой стали), кронштейны анкерных оттяжек, стойки консольные и фиксаторные, стойки-надставки для опор и жестких поперечин, траверсы переходных опор, фиксаторы и фиксаторные кронштейны, коромысла анкеровок и т. п., конструкции ОРУ тяговых подстанций.

Таблица 5.1

Сталь	ГОСТ	Категория стали для климатического района строительства (расчетная температура, °С)
		II4 (-30 > t ≥ -40) II5 и др. (t ≥ -30)	I2, II2, и II3 (-40 > t ≥ -50)	I1. (-50 > t ≥ -65)
С245	ГОСТ 27772*)	+г	-	-
С255	«	+	-	-
Круглая и полосовая сталь	ГОСТ 535
Ст3сп5		+г	-	-
С275	ГОСТ 27772*)	+г	-	-
С285	«	+	-	-
С345	«	1	3, 4	4а,д)
С345К	«	+	-	-
С375	«	1	3	4а,д)

^*) Кроме круглой стали.

Для группы 3 применять сталь по табл. 5.2.

Таблица 5.2

Сталь	ГОСТ	Категория стали для климатического района строительства (расчетная температура, °С)
		II4,(-30 > t ≥ -40) II5 и др. (t ≥ -30)	I2, II2 и II3 (-40 > t ≥ -50)	I1, (-50 > t ≥ -65)
С235	ГОСТ 27772*)	+е, и		-
С245	«	+	-	-
С255	«	+	+ж	-
Круглая и полосовая сталь Ст3сп5	ГОСТ 535	+	-	-
С275	«	+	-	-
С285	«	+	+ж	-
С345	ГОСТ 27772*)	1	1	2 или 3, 4
С345К	«	+	+	-
С375	«	1	1	2 или 3,4

^*) Кроме круглой стали.

Группа 4. Конструкции ВЛ до 1 кВ, вспомогательные конструкции и элементы (сварные, штампованные, гнутые); кронштейны для светильников и прожекторов, оснастка молниеотводов, детали ограничителей, анкеровочные устройства, заградительные щиты, детали заземления и т. п.

Для группы 4 применять сталь согласно табл. 5.3.

Таблица 5.3

Сталь	ГОСТ	Категория стали для климатического района строительства (расчетная температура, °С)
		II4(-30 > t ≥ -40)II5 и др.(1 ≥ -30)	I2, II2 и II3 (-40 > t ≥ -50)	I1, (-50 > t ≥ -65)
С235	ГОСТ 27772*)	+	-	-
С245	»	-	+	+
С255 «	»	-	+	+
Круглая и полосовая сталь Ст3пс5	ГОСТ 535	+	-	-
С275	»	-	+	+
С285	»	-	+	+
ВСт3кп (толщиной до 4 мм)	ГОСТ 10705*), группа В, табл. I	2е	2е	2е
ВСт3кп (толщиной 4,5-10 мм)	»	2е	-	-
ВСт3пс (толщиной 5-15 мм)	ГОСТ 10706*) группа В с доп. требованием по п. 1.6	4	4	-

^*) Кроме круглой стали

Таблица 5.4

Наименование стали	Марка по действующим стандартам		Характеристика
	Марка стали	Обозначение стандарта
С235	Ст3кп2	ГОСТ 380, ГОСТ 535	Углеродистые стали
С245	Ст3пс5	»	»
	Ст3сп5	»
С255	Ст3Гпс	ГОСТ 380	»
	Ст3Гсп	»
С275	Ст3пс	»	»
С285	Ст3сп	»	»
	Ст3Гпс	»
	Ст3Гсп	»
С345	09Г2, 09Г2С, 15ХСНД	ГОСТ 19281	Низколегированные стали
С345К	10ХНДП	ГОСТ 19281 ТУ-14-1-1217	Атмосферостойкие стали
С345К	14ХГНДЦ	ТУ-14-105-629-99	»
С375	09Г2С Гр.2 10Г2С1 10ХСНД	ТУ 14-1-3023 ГОСТ 19281 »	Низколегированные стали

Обозначения, принятые в табл. 5.1 - 5.3:

а) фасонный прокат толщиной до 11 мм, а при согласовании с изготовителем до 20 мм; листовой - всех толщин;

г) для района II₄ для неотапливаемых зданий и конструкций, эксплуатируемых при температуре наружного воздуха, применять толщины не более 10 мм;

д) при толщине проката не более 11 мм допускается применять сталь категории 3;

е) кроме опор воздушных линий, открытых распределительных устройств и контактной сети;

ж) прокат толщиной до 10 мм и с учетом требований разд. 10 СНиП II-23;

и) кроме района II₄ для неотапливаемых зданий и конструкций, эксплуатируемых при температуре наружного воздуха.

Знак «+» означает, что данную сталь следует применять: знак «-» означает, что данную сталь в указанном климатическом районе применять не следует.

Примечания: 1. В таблицах 5.1 - 5.3 классам стали по ГОСТ 27772 соответствуют марки по ГОСТ 380, ГОСТ 535, ГОСТ 19281, приведенные в таблицах 5.1 - 5.3.

2. Требования настоящих таблиц распространяются на листовой прокат толщиной от 2 мм и фасонный прокат толщиной от 4 мм по ГОСТ 27772; сортовой прокат (круг, квадрат, полоса) применять по ТУ 14-1-3023-80, ГОСТ 380 и ГОСТ 19281. Указанные категории стали относятся к прокату толщиной не менее 5 мм. При толщине менее 5 мм приведенные в таблицах 5.1 - 5.3 стали применяются без требований по ударной вязкости.

3. Климатические районы строительства устанавливаются в соответствии с ГОСТ 16350. Указанные в головке таблиц в скобках расчетные температуры соответствуют температуре наружного воздуха соответствующего района, за которую принимается средняя температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 согласно указаниям СНиП 2.01.01.

4. При соответствующем технико-экономическом обосновании стали С345, С375 могут заказываться как стали повышенной коррозионной стойкости (с медью) - С345Д, С375Д.

5. Применение термоупрочненного с прокатного нагрева фасонного проката из стали С345Т и С375Т, поставляемого по ГОСТ 27772 как сталь С345 и С375, не допускается в конструкциях, которые при изготовлении подвергаются металлизации или пластическим деформациям при температуре выше 700°С.

6. К сортовому прокату (круг, квадрат, полоса) по ТУ 14-1-3023-80, ГОСТ 380, ГОСТ 535 и ГОСТ 19281 предъявляются такие же требования, как к фасонному прокату такой же толщины по ГОСТ 27772. Соответствие марок сталей по ТУ 14-1-3023-80, ГОСТ 380 и ГОСТ 19281 сталям по ГОСТ 27772 следует определять по табл. 51,б главы СНиП II-23 или табл.5.4.

5.2. Для болтовых соединений конструкций контактной сети, а также для фундаментных болтов следует применять стальные болты и гайки в соответствии с требованиями СНиП II-23 (табл. 57*) с учетом того, что конструкции контактной сети не рассчитываются на выносливость.

5.3. Материал для валиков надлежит применять по ГОСТ 535

при расчетной температуре минус 30°С и выше - из углеродистой стали С235;

при расчетной температуре минус 40°С и выше - из углеродистой стали С255;

при расчетной температуре минус 65°С и выше - из углеродистой стали или из низколегированной стали С345.

5.4. Приведенные выше понятия «штампованные или гнутые» относятся только к холодной штамповке или гнутью (без нагрева).

5.5. Все металлические несущие конструкции контактной сети при изготовлении необходимо маркировать. Маркировочные знаки наносятся до нанесения защитного покрытия штампом с высотой букв и цифр не менее 10 мм. После нанесения защитного покрытия они должны четко просматриваться и оставаться стойкими и прочными в течение всего срока эксплуатации и хранения изделия. Дополнительные маркировочные данные наносят в доступном месте для обзора и прочтения при приемо-сдаточном контроле. На каждую отгружаемую с завода партию конструкций и деталей должен быть сертификат с указанием марки стали, года изготовления, завода-изготовителя.

5.6. Применение алюминиевых сплавов для конструкций контактной сети допускается при технико-экономическом обосновании его целесообразности.

Рекомендуется использовать сплавы АМг6М, АМг61М, АД33Т1 в соответствии с требованиями СНиП 2.03.06.

5.7. Алюминиевые сплавы марок, не указанных в п 5.6, применяют по отдельному разрешению организации, утверждающей проект.

5.8. Материалы для заклепок, болтов, отливок из литейных алюминиевых сплавов, а также для электродов и присадочного материала следует применять в соответствии с указаниями п.п. 2.6 - 2.9 СНиП 2.03.06.

Расчетные характеристики материалов и соединений

5.9. Физические характеристики стали (модули упругости, коэффициенты поперечной деформации, коэффициент линейного расширения, объемный вес) принимают согласно указаниям табл. 63 приложения 3 СНиП II-23.

5.10. Расчетные характеристики материалов и соединений при проектировании стальных конструкций контактной сети принимают согласно указаниям главы 3 СНиП II-23.

Расчетные сопротивления стали принимают согласно указаниям п.п. 3.1, 3.2 и табл. 1 и 2 СНиП II-23.

5.11. Расчетные сопротивления (усилия) при растяжении стального каната принимают равными значению разрывного усилия каната в целом, установленному государственными стандартами или заводскими сертификатами, деленному на коэффициент надежности по материалу 1,6 и умноженному на коэффициент условий работы элемента конструкций, принимаемый по табл. 5.5.

5.12. Для конструктивных элементов, не перечисленных в табл. 5.5, коэффициент условий работы принимают γ_s = l.

5.13. Расчетные сопротивления сварных соединений следует принимать по табл. 56 СНиП II-23 Расчетные сопротивления сварных соединений, выполняемых при монтаже, должны быть дополнительно понижены путем умножения на коэффициент, равный 0,8 (см. табл. 5.5)

5.14. Расчетные сопротивления болтовых соединений следует принимать по табл. 58* - 61* СНиП II-23.

5.15. Расчетные сопротивления стали в конструкциях контактной сети понижают умножением на коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 5.5.

Таблица 5.5

№ пп	Наименование конструктивного элемента	Коэффициент условий работы γс
1	Решетки с проколотыми дырами	0,9
2	Сжатые и растянутые элементы поясов и растянутые элементы решетки	0,95
3	Сжатые основные элементы решетки при гибкости их λ ≥ 60	0,8
4	Сжатые раскосы из одиночных уголков, прикрепляемые к поясам одной полкой сваркой или двумя и более заклепками, располагаемыми по длине раскоса
	а) треугольная и перекрестная решетка с несовмещенными в смежных гранях узлами	0.8
	б) перекрестная решетка с совмещенными в смежных гранях узлами	0,9
5	Сжатые раскосы из одиночных уголков, прикрепляемых к поясу одной полкой на болтах или на одной заклепке	0,75
6	Оттяжки продольные и поперечные:
	а) из круглой стали	0,9
	б) из стальных канатов	0,8
7	Фиксаторы и фиксаторные кронштейны	0,85
8	Анкеровочные устройства и анкеровочные болты	0,75
9	Стяжные болты, работающие на растяжение	0,65
10	Сжато-изогнутые элементы консолей и фиксаторов при гибкости λ ≥ 200	0,8
11	Сварные соединения, выполняемые при монтаже в полевых условиях	0,8

5.16. Расчетные сопротивления деформируемых алюминиевых сплавов, отливок, сварных, заклепочных и болтовых соединений для расчетных температур наружного воздуха в интервале от 50 до 65°С следует принимать согласно указаниям СНиП 2.03.06.

5.17. При расчете элементов и соединений конструкций алюминиевых сплавов расчетные сопротивления следует умножать на коэффициенты условий работы, принимаемые согласно указаниям СНиП 2.03.06.

Для сжато-изогнутых элементов консолей и фиксаторов при λ ≥ 200 коэффициент условий работы следует принимать γ_c = 0,8.

5.18. Расчетные параметры стержневых изоляторов принимают при испытании не ниже следующих значений:

разрушающая нагрузка при растяжении:

подвесных                                                                                              - 70 кН;

консольных, фиксаторных, натяжных

в фиксирующих тросах (кроме первых от опор)                     - 100 кН;

разрушающий изгибающий момент консольных и

фиксаторных изоляторов                                                           - 3,5кН м.

Примечание. При изменении геометрических размеров и технологии изготовления стержневых изоляторов расчетные сопротивления для них необходимо определять дополнительно.

Проектирование металлических опорных конструкций

5.19. Расчет металлических конструкции контактной сети выполняют в соответствии с требованиями СНиП II-23 и дополнительными указаниями Норм.

Расчет стальных стержневых конструкций контактной сети выполняют по методу конечных элементов (МКЭ) в соответствии с методикой, приведенной в приложении 13.

5.20. Типовые консольные опоры контактной сети рассчитывают на нагрузки, соответствующие огибающим эпюрам изгибающих моментов и поперечных сил, приведенным для железобетонных опор в гл. 6 Норм, Кроме этого, должна быть произведена проверка на действие нагрузок, возникающих при обрыве проводов.

Расчет нетиповых (индивидуальных) металлических опор следует производить на нагрузки, определяемые в проектах конкретными условиями.

5.21. Типовые металлические станционные опоры гибких поперечин и фундаменты для них рассчитывают по эпюрам изгибающих моментов, поперечных (перерезывающих) и продольных (вертикальных) сил.

Расчетные нагрузки для проектирования типовых металлических опор гибких поперечин определяют путем умножения значений нормативных нагрузок на обобщенный коэффициент надежности по нагрузке n_об = 1,15.

При подборе опор гибких поперечин определяющим является режим гололеда с ветром или режим максимального ветра. При небольшой длине перекрываемого пролета (до 30 м) определяющим может быть режим максимального ветра. Проверяют сечение опоры на уровне обреза фундамента.

Расчет опор гибких поперечин в направлении, перпендикулярном оси пути, производят на действие внешних сил натяжения поперечного несущего троса, приложенных к вершине опоры, и от натяжений верхнего и нижнего фиксирующего тросов, приложенных соответственно на высоте 10 и 7,5 м от уровня обреза фундамента, а также от давления ветра на опору.

Горизонтальную силу от натяжения поперечного несущего троса принимают равной частному от деления максимального изгибающего момента от вертикальных сил (считая трос как балку на двух опорах) на стрелу провеса троса в этом сечении; вертикальную составляющую натяжения троса в этом сечении определяют как для балки на двух шарнирных опорах.

Нормативная горизонтальная сила натяжения поперечного несущего и фиксирующего тросов, принятая при расчете типовых опор гибких поперечин, приведена в табл. 5.6.

5.22. Промежуточные опоры гибких поперечин необходимо проверять расчетом на следующие нагрузки:

а) усилия от анкеровки одиночных проводов, создающие нормативный изгибающий момент на уровне обреза фундамента - 100 кНм;

б) продольная составляющая от нагрузок, действующих перпендикулярно оси пути при возможном развороте опоры на 5^о;

в) давление ветра на опору.

Анкерные опоры гибких поперечин рассчитывают на действие изгибающего момента вдоль пути, равного 250 кНм на уровне обреза фундамента.

Таблица 5.6

Опора		Горизонтальная сила натяжения, кН
Высота, м	Момент, кНм	поперечного несущего троса	каждого из фиксирующих тросов
15	350	16,00	7,00
15	450	22,00	7,00
15	650	34,00	8,00
20	650	26,00	7,00
20	850	35,00	8,50
20	1050	44,00	10,00
20	1500	62,00	15,00

5.23. Металлические конструкции опорных и поддерживающих устройств нужно проверять на действие монтажных нагрузок.

5.24. Расчет центрально-сжатых и центрально-растянутых элементов, а также расчет сварных соединений стальных конструкций опорных и поддерживающих устройств осуществляют согласно указаниям СНиП II-23.

5.25. Расчет элементов металлических опор, на которые действуют нагрузки (изгибающие моменты) перпендикулярно и вдоль оси пути, для анкерных самонесущих опор или для промежуточных опор при обрыве проводов выполняют на усилия, получаемые суммированием воздействия от моментов, действующих в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

5.26. Пространственную решетчатую конструкцию металлической опоры следует рассматривать как консольный стержень.

При действии на опору несимметричной нагрузки усилия в элементах складываются из усилий от изгиба и кручения. Изгибающая сила распределяется между плоскими вертикальными фермами.

5.27. Усилия, возникающие при кручении в элементах призматических стержней квадратного и прямоугольного сечений, определяют по табл. 5.7, где приняты следующие обозначения:

l₀ - расстояние от места приложения крутящего момента для рассматриваемого сечения;

d_a и d_e - длины раскосов соответственно по сторонам а и в.

Крутящий момент в стержнях определяют в зависимости от их вида в соответствии с табл. 5.8.

Перерезывающие силы в гранях при кручении стержней определяют по табл. 5.9.

 

Таблица 5.7

Тип решетки	Размер боковой поверхности стержня	Усилия в элементах пространственных стержней сечением
		квадратным			прямоугольным				пояса
		раскосы	распорки	пояса	по стороне а		по стороне в
					раскосы	распорки	раскосы	распорки
Треугольная с совмещенными в смежных гранях узлами		± К1Мкр	0	0	± К4Мкр	0	± К6Мкр	0	± Кl0Мкр
Тоже с несовмещенными в смежных гранях узлами		± К1Мкр	0	± К3Мкр	± К4Мкр	0	± К6Мкр	0	± (Кl0+K0)Mкр
Раскосная		± К1Мкр	± К2Мкр	± К3Мкр	± К4Мкр	± К5Мкр	± К6Мкр	± К7Мкр	± К(l0+K0)Mкр
Полураскосная		± К1Мкр	± К2Мкр	0	± К4Мкр	± К5Мкр	± К5Мкр	+ К7Мкр	± К(l0+-7h)Mкр

 

Таблица 5.8

Вид стержня	Эскиз и эпюра момента	Крутящий момент
С одной опорой		Мкр
С двумя опорами

Рис. 5.1. Схема опоры с переменным моментом инерции для расчета ее прогибов в точках:

а – А; б - Б

Таблица 5.9

Сечение стержня	Схема действующих усилий	Перерезывающая сила
Квадратное
Прямоугольное

Таблица 5.10

Отношение усилия в раскосе к усилию в поясе, %	До 15	30	40	50
Значение коэффициента	1	1,02	1,04	1,07

5.28. Расчет деформаций (прогибов) опор с переменным по высоте моментом инерции допускается выполнять делением всей высоты опоры на четыре части и определением среднего момента инерции для каждой части (рис. 5.1).

Прогиб опоры в любом сечении определяют от действия всех вертикальных и горизонтальных сил по правилам строительной механики: «перемножением» эпюр моментов от действующих на опору внешних сил Р и единичных сил  в сечении, в котором определяют прогиб опоры, с учетом переменной по длине опоры жесткости.

5.29. При центрировании решетки в конструкциях из одиночных уголков на обушок поясного уголка влияние эксцентриситета в узлах можно не учитывать при расчете конструкций:

с учетом обрыва проводов на совместное действие продольной силы, поперечной силы и крутящего момента;

на расчетные нагрузки (без учета кручения), когда величины усилий в элементах решетки не превышают 15 % максимального усилия в поясе от той же нагрузки.

Если усилия в элементах решетки превышают 15 % максимального усилия в поясе от той же нагрузки, необходимо центрировать раскосы на центр тяжести пояса или увеличивать расчетные усилия в элементах опоры (поясах и раскосах) путем умножения на коэффициент, значения которого приведены в табл. 5.10.

5.30. Для составных центрально-сжатых стержней опор с поясами из равнобоких уголков, ветви которых соединены планками или решетками, коэффициент продольного изгиба φ относительно свободной оси, перпендикулярной плоскости планок и решеток, нужно определять по приведенной гибкости λ_ПР, вычисляемой в соответствии с указаниями СНиП II-23.

Гибкость отдельных ветвей λ_В на участке между планками должна быть не более 40. В составных стержнях с решетками гибкость отдельных ветвей на участках между узлами не должна превышать приведенную гибкость стержня в целом.

5.31. Предельные гибкости элементов опор и ригелей жестких поперечин должны соответствовать требованиям СНиП II-23.

5.32. Составные, внецентренно-сжатые сквозные стержни подлежат проверке как по общей устойчивости в соответствии с указаниями СНиП II-23, так и по устойчивости отдельных ветвей.

Отдельные ветви решетчатой стойки проверяют, как центрально-сжатые в панели с максимальным сжимающим усилием, которое определяют нормальной силой и изгибающим моментом, действующими в сечениях составной решетчатой стойки.

5.33. Проверку местной устойчивости пояса стойки с планками в панели с максимальным изгибающим моментом выполняют в соответствии с указаниями СНиП II-23, как для элементов сплошного сечения.

Максимальный изгибающий момент в ветви сквозного стержня с планками определяют:

для опоры, имеющей две стойки (швеллерной),

                                                                                            (5.3)

для опоры, имеющей четыре стойки (уголковой),

                                                                                            (5.4)

где l_п - расстояние между центрами планок;

Q - максимальная поперечная сила, действующая на опору и принимаемая постоянной по всей длине стойки.

Расчет планок (рис. 5.2) следует выполнять на перерезывающую силу Т и изгибающий момент М, определяемые по формулам (5.5) - (5.9)

для четырехгранных стоек

Рис. 5.2. Схема усилий при расчете планок стальных опор.

(5.5)

где С - расстояние между осями поясов:

(5.6)

для трехгранных стоек

 (5.7)

 (5.8)

(5.9)

 

Значение условной поперечной силы Q_ycл приходящейся на элементы одной грани составного стержня, определяют по табл. 5.11, где F_δ площадь брутто всего стержня, см.

5.34. Соединительные решетки следует рассчитывать, как решетки у ферм.

5.35. Соединение ветвей внецентренно-сжатого стержня с помощью планок не рекомендуется, если условная поперечная сила меньше реальной поперечной силы.

Соединительные элементы сквозных стержней в виде планок можно применять только при соединении их с поясами на сварке.

Соединительные элементы (планки или решетки) внецентренно-сжатых стержней нужно рассчитывать либо на фактическую поперечную силу, либо на условную поперечную силу. При этом в качестве расчетной поперечной силы принимают большую из них.

Таблица 5.11

Для конструкций из стали классов	Поперечная сила Qусл, кН, для стержней
	четырехгранных	трехгранных
С235	0,10Fδ	0,12Fδ
С245	0,15Fδ	0,18Fδ
С255	0,15Fδ	0,18Fδ
С345К	0,20Fδ	0,24Fδ
С345	0,20Fδ	0,24Fδ

5.36. На участках постоянного тока металлические опоры должны быть изолированы от арматуры или анкерных болтов железобетонного фундамента; на участках переменного тока изолируют опоры, заземляемые присоединением к рельсу наглухо без искровых промежутков при двухниточных рельсовых цепях СЦБ.

5.37. Местные нагрузки на панели поясов металлических решетчатых конструкций учитывают по их фактической величине и направлению, считая панель, как трехпролетную балку, шарнирно-опертую в узлах; при этом пояса рассчитывают на действие продольной силы и местного изгибающего момента.

5.38. При расположении анкерных болтов с эксцентриситетом относительно осей поясов и при наличии опорной рамы, служащей для передачи усилий от анкерных болтов поясам, допускается пользоваться приближенным расчетом, в котором не учитывают дополнительные моменты в поясах от указанного эксцентриситета.

При расчете опорной рамы необходимо учитывать изгибающий момент, обусловленный наличием эксцентриситета е.

5.39. Схемы решетки, размеры поперечных сечений и сбег стальных опор по высоте выбирают на основе сравнения вариантов с учетом специфики условий эксплуатации.

5.40. Конструкции металлических опор должны учитывать условия крепления на них консолей, кронштейнов, поперечных несущих и фиксирующих тросов и т.п.

Если длина металлической конструкции более длины выпускаемых промышленностью элементов проката (уголков, швеллеров и пр.), то при изменении сечений поясов следует ориентироваться на использование полных длин профильной стали по сортаменту.

Проектирование жестких поперечин

5.41. Проектирование ригелей жестких поперечин следует выполнять в соответствии с требованиями СНиП II-23 и СНиП 3.03.01.

5.42. В зависимости от конструктивного выполнения и расчетной схемы жесткие поперечины могут быть балочного или рамного типов. В направлении, перпендикулярном к оси пути, жесткие поперечины балочного типа рассчитывают, как балки на двух шарнирных опорах, а поперечины рамного типа - как рамы. В направлении вдоль пути ригель в обеих схемах рассчитывают, как балку на двух шарнирных опорах с учетом реакции тросов контактных подвесок.

Рекомендуется применять преимущественно поперечины рамного типа. Жесткие поперечины рамного типа не применяют в неустойчивых и пучинистых грунтах.

5.43. Жесткие поперечины рамного и балочного типов следует рассчитывать по несущей способности на действие расчетных нагрузок и по деформациям - на действие нормативных нагрузок.

5.44. Расчет прогибов ригелей жестких поперечин следует выполнять на нормативные постоянные и временные нагрузки, при этом величина вертикального прогиба должна быть не более 1/150 длины пролета ригеля. Строительный подъем ригеля, предусмотренный проектом, рекомендуется назначать равным прогибу от постоянной нагрузки.

5.45. Требуемую длину ригелей получают: для балочных поперечин - уменьшением числа панелей в крайних блоках; для рамных поперечин - уменьшением длины крайних блоков на величину, кратную половине длины крайней панели, находящейся со стороны, примыкающей к стыкам блоков.

5.46. При проектировании металлических конструкций для каждой расчетной длины поперечины принимают 2 - 3 типа по несущей способности за счет изменения сечения поясных уголков.

В рабочих чертежах жестких поперечин необходимо приводить указания по подбору типоразмеров железобетонных опор и заделке их в грунте.

5.47. Расчеты жестких поперечин необходимо выполнять на следующие сочетания нагрузок, действующих в направлениях перпендикулярно и вдоль оси пути:

а) постоянные нагрузки в сочетании с наибольшей для данного района гололедной нагрузкой и соответствующим давлением ветра;

б) постоянные нагрузки в сочетании с воздействием наибольшего для данного района давления ветра;

в) постоянные нагрузки в сочетании с наибольшей для данного района снеговой нагрузкой, определяемой в соответствии с требованиями раздела 2 Норм;

г) постоянные нагрузки в сочетании с отложением гололеда, имеющим толщину стенки, равную половине от максимальной для данного района, и усилием, возникающим при обрыве несущего троса по одному главному пути;

5.48. Вертикальные нагрузки от веса контактной подвески с изоляторами и арматурой, гололеда на проводах и давления ветра на них принимают сосредоточенными в местах крепления подвесок к ригелю.

Нагрузки от собственного веса ригеля, гололеда или снега на нем и давления ветра на него принимают распределенными по длине ригеля.

5.49. При разработке типовых конструкций жестких поперечин рамного типа первоначально массу ригеля принимают по действующему типовому проекту балочных поперечин с коэффициентом 0,9.

5.50. Усилие от обрыва несущего троса по одному из главных путей прикладывают как сосредоточенную силу в месте прикрепления к ригелю цепной подвески.

Действие усилия от обрыва распределяют между двумя горизонтальными фермами ригеля пропорционально их жесткостям.

5.51. Жесткие поперечины рамного типа рассчитывают на нагрузки, действующие поперек оси пути, как статически неопределимые системы с жесткими узлами соединения ригеля и стоек, а также - с жесткими или упругоподатливыми заделками стоек в грунте.

5.52. На нагрузки, действующие на ригель жесткой поперечины в направлении вдоль пути, ригель рассчитывают с учетом реакции тросов как двухшарнирную статически неопределимую балку на промежуточных линейно деформируемых опорах в местах прикрепления продольных несущих тросов цепных подвесок. Узлы соединения ригеля со стойками рассматривают как податливые опоры в виду деформативности стоек. При этом жесткость балки определяют как сумму жесткостей двух горизонтальных ферм ригеля.

5.53. Реакции тросов направлены в сторону, противоположную действию внешней нагрузки, и приложены в местах прикрепления цепных подвесок к ригелю. Равномерно распределенную ветровую нагрузку на ригель допускается заменить сосредоточенными силами, приложенными в местах прикрепления к ригелю подвесок.

5.54. Расчет и проектирование типовых конструкций жестких поперечин рамного типа рекомендуется производить по методу конечных элементов (МКЭ) в соответствии с методикой, изложенной в приложении 13.

Расчет элементов ригелей жестких поперечин, представляющих собой пространственные решетчатые конструкции из одиночных уголков, выполняют по рекомендациям СНиП II-23.

5.55. Подбор типовых конструкций жестких поперечин рекомендуется выполнять с использованием разработанных в ОАО «ЦНИИС» программ:

«Подбор типовых конструкций ригелей и стоек жестких поперечин балочного типа для контактной сети электрифицированных железных дорог»;

«Подбор типовых конструкций ригелей и стоек жестких поперечин рамного типа для контактной сети электрифицированных железных дорог».

Конструктивные требования

5.56. Ригели жестких поперечин выполняют в виде сквозных пространственных ферм, составляемых на комплектовочных базах из отдельных блоков, длину которых определяют из условий перевозки на железнодорожном подвижном составе. Блоки соединяют между собой уголковыми накладками.

5.57. В поперечинах рамного типа требуемую при монтаже длину ригеля можно получить регулировкой «по месту» длины монтажных панелей, которые образуются между стыкуемыми блоками в процессе сборки ригелей из блоков на комплектовочной базе.

5.58. В случае необходимости устройства заводских сварных стыков поясов на накладках между торцами стыкуемых элементов следует оставлять зазор не менее 35 мм.

5.59. Соединения элементов ригеля между собой выполняют равнопрочными на сварке или на болтах с применением уголковых накладок, сечение которых должно быть равным сечению меньшего из стыкуемых элементов поясов. Сборку оцинкованных ригелей осуществляют на болтах.

5.60. Соединение элементов решетки - раскосов, стоек, диагоналей с поясами следует осуществлять в нахлестку без применения «фасонок» для окрашиваемых конструкций или на сварке «встык» для оцинкованных конструкций.

5.61. Расстояние между элементами решетки в местах примыкания к поясам должно быть не менее 20 мм.

5.62. В поясах блоков должно быть не больше одного стыка. В пределах одной панели должен быть только один стык.

5.63. Стыки в поясах следует располагать вне узлов. Расстояние между стыковой накладкой и ближайшим элементом решетки должно составлять не менее 50 мм.

Конструкции подвешивания контактной подвески и проводов ВЛ (консольные и фиксаторные стойки, кронштейны, треугольные подвесы и т.п.) и технологии монтажа контактной сети на должны ухудшать условия работы жесткой поперечины.

Нагрузка от конструкций и проводов должна быть равномерно распределена между поясами ригеля и вдоль поясов между узлами решетки ригеля.

Конструкции должны быть закреплены на расстоянии не более 200 мм от узлов решетки ригеля.

5.64. Крепление элементов решетки к поясам следует осуществлять не менее чем двумя сварными швами. При сварке «встык» элементов решетки с поясными уголками их следует крепить двумя лобовыми швами.

5.65. Сварные соединения должны удовлетворять требованиям СНиП II-23. Катет шва должен составлять не менее 0,9 толщины полки уголка.

5.66. В случае, если в конструкции стыков блоков предусмотрено соединение на «фасонках», крепление «фасонок» к полкам поясов осуществляется встык с проваром на всю толщину «фасонки».

5.67. При болтовом соединении блоков ригеля между собой с применением «фасонок» их длину принимают равной расстоянию от торца блока в месте стыка до оси наиболее удаленного отверстия плюс 70 ÷ 90 мм. «Фасонки» следует принимать одинаковыми по всей длине ригеля.

Проектирование консолей

5.68. Расчет консолей следует осуществлять на основные и особые сочетания нагрузок.

Размеры сечений стержней консоли следует определять по наиболее невыгодному сочетанию нагрузок.

Проверку расчетов на действие монтажных нагрузок и нагрузок, возникающих при обрыве проводов, нужно производить для всех консолей.

5.69. Расчет центрально-сжатых, центрально-растянутых и изгибаемых элементов, а также сжато-изогнутых элементов, имеющих гибкость менее 200, и расчет соединений стальных конструкций консолей производят в соответствии с указаниями СНиП II-23.

5.70. Расчет элементов консолей, имеющих гибкость более 200, подверженных действию осевой силы сжатия с изгибом, производят в соответствии с указаниями Норм.

5.71. В сжато-изогнутых элементах консолей допускаются следующие величины наибольших гибкостей:

подкос консоли                λ ≤ 350

сжатая тяга.                      λ ≤ 500

растянутая тяга                без ограничений.

5.72. Проверку устойчивости сжатых и сжато-изогнутых стержней, имеющих гибкость более 200, производят путем определения коэффициента устойчивости

                                                                                             (5.10)

где  - критическая сила;

Е1_тin - минимальная жесткость стержня;

N - расчетное продольное усилие в стержне;

l - длина сжатой части стержня.

Величина коэффициента устойчивости n_у <1,8 не допускается.

5.73. Прочность сплошностенчатых сжато-изогнутых и растянуто-изогнутых стержней, имеющих гибкость более 200, проверяют по формуле:

                                                               (5.11)

где N, My, M_z - расчетные значения продольного усилия (по оси стержня х-х) и изгибающих моментов относительно главных осей, соответственно, у-у z-z в рассматриваемом сечении х;

А_н - площадь нетто поперечного сечения стержня;

1_у, l_z - главные моменты инерции сечения;

у, z- координаты рассматриваемой точки сечения относительно главных осей;

у_с - коэффициент условий работы (для сжато-изогнутых стержней с гибкостью более 200 у _с = 0,8);

R - расчетное сопротивление материала стержня.

5.74. Сжатые кронштейн и тягу консоли следует рассчитывать как сжато-изогнутые элементы, сжимаемые продольной силой и изгибаемые моментом от собственного веса и моментом от продольной силы; величина последнего изменяется по мере изменения прогиба. Кроме этого, необходимо учитывать влияние эксцентриситета приложения продольных сил, обусловленных конструкцией фиксатора и тяги. Сжатые (жесткие) тяги применяют в тех случаях, когда при невыгоднейшем сочетании нагрузок в тяге возникают сжимающие усилия любой величины или растягивающие усилия менее 0,5 кН.

5.75. При значениях коэффициента устойчивости 1,8 ≤ n_У ≤ 10 изгибающие моменты относительно главных осей сечения сжато-изогнутых стержней с гибкостью более 200 рекомендуется определять с учетом действия поперечных и продольных сил по формулам:

M_y(x) = M_qy(x) + M_Py(x) ₊ M_My(x),

(5.12)

М_z(x) = M_qz(x) + М_Рz(х) + M_mz(х).

Текущие значения компонент изгибающих моментов М_qy, М_Py, М_My и М_qz, M_Pz, M_Mz в сечении х стержня от соответствующих компонент распределенной q и сосредоточенной Р поперечных сил и от внешнего сосредоточенного момента М с учетом действия продольной сжимающей силы N (рис. 5.3) определяют по формулам:

                               (5.13)

где  при q = q_у, Р_i = Р_уi, M_i = M_zi,

             при q = q_z, Р_i = Р_zi, M_i = M_уi,

Рис. 5.3. Расчетная схема для определения изгибающих моментов и прогибов сжато-изогнутых стержней большой гибкости.

5.76. Для сжато-изогнутых стержней, имеющих гибкость λ > 200 и коэффициент устойчивости n_у >10, суммарный максимальный изгибающий момент, как правило, находят в тех же сечениях, в которых будет максимальный изгибающий момент от поперечных сил. Так, в неизолированных изогнутых консолях, а также в консолях с обратными фиксаторными стойками максимальный изгибающий момент находят в точке крепления тяги к кронштейну консоли, а в остальных случаях - в точке крепления фиксатора к кронштейну консоли.

Для сжато-изогнутых элементов, имеющих коэффициент устойчивости n_у > 10, построение эпюры суммарных изгибающих моментов для определения максимального момента необязательно.

5.77. При определении изгибающих моментов для составных стержней (металлический стержень с жестко соединенным с ним стержневым изолятором) нагрузка от массы изолятора может быть принята в виде сосредоточенной вертикальной силы, приложенной в центре тяжести изолятора.

5.78. Для типовых консолей следует определять предельные значения вертикальных и горизонтальных усилий с указанием точек их приложения на расчетной схеме.

5.79. Кронштейны консолей, на которых предусматривается крепление фиксаторов или фиксаторных стоек, нужно проверять расчетом по деформациям.

Относительная величина предельного прогиба кронштейна консоли должна быть не более 1/150, а абсолютная величина горизонтальной составляющей прогиба (от кратковременных нагрузок) в точке крепления фиксатора или фиксаторной стойки не должна превышать 35 мм. Прогибы сжато-изогнутых стержней в соответствии с рис 5.3 и приложением 13 определяют по формулам:

           (5.14)

v =y, z,

5.80. Опасное сечение для сжато-изогнутых стержней кронштейнов принимают в точке максимального суммарного изгибающего момента, определяемого по формулам (5.13).

5.81. Прочность фарфоровых стержневых изоляторов следует проверять по формуле:

                                                             (5.15)

где М_И - максимальный расчетный изгибающий момент, действующий в сечении фарфорового изолятора;

N_И - расчетная продольная сила;

W_И и F_И - момент сопротивления и площадь рассматриваемого сечения изолятора;

у_сф - коэффициент условий работы фарфоровых стержневых изоляторов, принимаемый равным 0,7;

R_ф - расчетное сопротивление фарфора изгибу; принимают по данным завода-изготовителя или по результатам испытаний.

Расчетные параметры стержневых изоляторов определяют в соответствии с п.5.18 для сечения по месту заделки фарфора в шапке изолятора, расположенной со стороны средней части пролета стержня.

Проектирование фиксаторов

5.82. Расчет фиксаторов рекомендуется осуществлять на следующие сочетания нагрузок:

а) постоянные нагрузки в сочетании с максимальным ветром;

б) постоянные нагрузки, а также гололед при одновременном действии ветра.

Кроме этого, фиксаторные кронштейны и изоляторы, а также основные стержни фиксаторов следует проверять на действие нагрузок, возникающих при обрыве проводов и при монтаже (масса монтера на основном стержне или фиксаторном кронштейне).

Размеры сечений металлических элементов следует определять по наиболее невыгодному сочетанию нагрузок.

5.83. Фиксаторы необходимо рассчитывать по прочности, устойчивости стержней и устойчивости системы стержней сочлененных фиксаторов.

5.84. Расчет фиксаторов по деформациям заключается в определении прогибов их стержней под воздействием кратковременных нагрузок.

Прогиб основного стержня фиксатора должен составлять не более 1/200 его длины.

5.85. Расчеты прочности и устойчивости стержней фиксаторов при гибкости более 200 следует производить в соответствии с указаниями Норм.

5.86. Максимальная гибкость сжато-изогнутых стержней фиксаторов не должна быть более 550, при этом значение коэффициента устойчивости должно быть не менее 2.

5.87. Прочность стержней фиксаторов при λ < 200 и фиксаторных стоек нужно проверять в соответствии с указаниями СНиП II-23.

5.88. Прочность и устойчивость дополнительных стержней (сочлененных фиксаторов) из алюминиевых сплавов, имеющих гибкость λ ≤ 150, следует проверять в соответствии с указаниями СНиП 2.03.06, а при гибкости λ > 150 - в соответствии с указаниями Норм. При этом модуль упругости и расчетное сопротивление принимают по данным СНиП.

5.89. Конструкции фиксаторных устройств должны учитывать возможность перетекания токов в шарнирных соединениях (при разности потенциалов в несущем тросе и контактном проводе).

5.90. Длину основного стержня фиксатора определяют в зависимости от габарита установки опоры, величины зигзага контактного провода, длины дополнительного стержня, а также от принятой схемы конструктивного выполнения консоли и фиксатора.

5.91. Длина дополнительного стержня фиксатора полукомпенсированной подвески должна быть не менее 1200 мм, а для компенсированной подвески (кроме воздушных стрелок) может быть уменьшена до значений, определяемых расчетом.

5.92. Фиксаторы контактной сети (кроме гибких на внешней стороне кривых малых радиусов, фиксаторов анкеруемой ветви на сопряжениях и на фиксирующих тросах поперечин) должны быть сочлененными. Масса, передаваемая на контактный провод от фиксатора, должна быть минимальной.

5.93. Фиксаторы должны иметь устройства, предотвращающие потерю ими устойчивости при воздействии ветровой нагрузки.

5.94. Узлы крепления фиксаторов к фиксаторным кронштейнам, стойкам, фиксирующим тросам поперечин должны обеспечивать шарнирность в горизонтальном и вертикальном направлениях.

6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ОПОР

Общие указания

6.1. Железобетонные опоры контактной сети следует проектировать в соответствии со СНиП 2.03.01, как имеющие важное народнохозяйственное значение объекты высокой надежности со сроком службы не менее 70 лет. Заданный срок службы обеспечивают расчетом, выбором соответствующих материалов, размеров и конструкции.

6.2. Железобетонные опоры можно применять в любых климатических районах при неагрессивной, слабо- и среднеагрессивной газообразных средах, в грунтах и грунтовых водах с неагрессивной и слабоагрессивной степенями воздействия на железобетонные конструкции, а также в районах с сейсмичностью до 9 баллов включительно.

Допускается применять железобетонные опоры в случаях воздействия сильноагрессивной газообразной среды, в грунтах и грунтовых водах со средне- и сильноагрессивной степенью воздействия при условии выполнения дополнительных требований по защите от коррозии в соответствии со СНиП 2.03.11.

6.3. Железобетонные опоры могут быть использованы для крепления контактной подвески в качестве промежуточных, переходных, анкерных, консольных и фиксирующих опор, а также для стоек жестких поперечин.

Рекомендуется применять преимущественно предварительно напряженные конические центрифугированные опоры кольцевого сечения с коничностью от 1,0 до 1,5 %.

6.4. При проектировании железобетонных опор должны быть обеспечены на стадии монтажа и эксплуатации требуемая прочность, жесткость и трещиностойкость, а также устойчивость в грунте.

6.5. Железобетонные опоры контактной сети рекомендуется применять двух типов:

нераздельные - объединенные с фундаментальной частью, закапываемые непосредственно в грунт;

раздельные - закрепляемые на отдельных фундаментах.

Раздельные опоры рекомендуется закреплять на фундаментах стаканного типа или с помощью анкерных болтов.

Нераздельные опоры следует применять в сухих и малообводненных грунтах (независимо от уровня грунтовых вод).

Раздельные опоры следует применять в сильно обводненных грунтах (где затруднена разработка котлованов), а также, когда не обеспечивается устойчивость в грунте нераздельных опор или требуется повышенная высота опор.

6.6. Нераздельные опоры должны иметь защитное гидроизоляционное покрытие нижней фундаментной части на длине 4 м в соответствии с требованиями, приведенными в главе 4 Норм.