Проектирование и строительство нормативно-методические документы arrow Железные дороги arrow ВСН 141-90 Нормы проектирования контактной сети  
25.04.2018
    
ВСН 141-90 Нормы проектирования контактной сети

ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ

НОРМЫ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОНТАКТНОЙ СЕТИ

ВСН 141-90

Минтрансстрой

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА СССР

МОСКВА 1992

Разработаны Всесоюзным ордена Октябрьской Революции научно-исследовательским институтом транспортного строительства (ЦНИИС) МИНТРАНССТРОЯ СССР (доктор техн. наук В. П. Шурыгин, кандидаты техн. наук Л. П. Чучев, Л. Ф. Белов, А. А. Орел, В. Я. Кулага, Ф. Б. Глазман, Ю. С. Рягузов, А. И. Шелест; инженеры В. А. Балаш, В. В.-Стыцюк), Трансэлектропроектом (инженеры В. Я. Новогрудский и Г. Н. Брод), ЛИИЖТом (кандидат техн. наук Л. Л. Кудрявцев, инж. Л. В. Котомкчи), ВНИИЖТом (кандидат техн. наук. В. И. Подольский).

Внесены Всесоюзным ордена Октябрьской Революции научно-исследовательским институтом транспортного строительства.

Подготовлены к утверждению Главным научно-техническим управлением Минтрансстроя СССР.

С введением в действие «Норм проектирования контактной сети» ВСН 141-90 утрачивают силу «Нормы проектирования конструкций контактной сети» ВСН 141-84.

Согласованы Главным управлением электрификации и электроснабжения МПС, Главным управлением проектирования и капитального строительства Минтрансстроя СССР.

Настоящие Нормы разработаны в развитие соответствующих глав II ч. СНиП с учетом переработки «Норм проектирования конструкции контактной сети» ВСН 141-84 и научных исследований, выполненных в ЦНИИСе, ЛИИЖТе, МИИТе, ВНИИЖТе в 1985-1989 гг.

Нормы содержат основные положения расчета конструкций контактной сети, включая правила проектирования стальных и железобетонных опор, поддерживающих и фиксирующих устройств, фундаментов для опор, определения нагрузок, расчета длин пролетов, расчета контактных подвесок с дополнительной проверкой надежности, а также правила привязки типовых конструкций.

Министерство транспортного

Ведомственные строительные нормы

ВСН 141-89

Минтрансстрой

строительства (Минтрансстрой)

Нормы проектирования контактной сети

Взамен ВСН 141-84

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Данные нормы распространяются на проектирование и расчет типовых и индивидуальных конструкций контактной сети электрифицируемых железных дорог и ВЛ, подвешиваемых на опорах контактной сети, на расчеты длин пролетов и привязку типовых конструкций в конкретных проектах электрифицируемых участков железных дорог.

1.2. Проектирование строительных конструкций контактной сети следует осуществлять с выполнением требований глав II ч. СНиП, а также стандартов СЭВ-СТСЭВ 384-78 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету», СТ СЭВ 3972-83 «Надежность строительных конструкций и оснований. Конструкции стальные. Основные положения и расчеты» и СТ СЭВ 1407-78 «Надежность строительных конструкций и оснований. Нагрузки и воздействия. Основные положения».

Кроме этого, необходимо руководствоваться требованиями данных «Норм проектирования», учитывающих специфические особенности работы контактной сети.

 

Внесены Всесоюзным ордена Октябрьской Революции научно-исследовательским институтом транспортного строительства (ЦНИИС)

Утверждены постановлением Министерства транспортного строительства

Срок введения в действие - 1 июля 1991г.

 

1.3. При проектировании конструкций контактной сети следует:

выполнять требования «Технических правил по экономному расходованию основных строительных материалов ТП-101-81*, М., 1985 г.;

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

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

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

обеспечивать заданный срок работы конструкций в эксплуатации;

выполнять требования государственных стандартов;

обеспечивать наименьшие приведенные затраты на строительство и эксплуатацию.

1.4. 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 и до массового применения в конкретных проектах проверять конструкции испытанием опытных образцов. В проекте должны быть схемы испытаний и значения контрольных нагрузок для них.

1.5. Расчет конструкций контактной сети следует производить по методу предельных состояний.

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

1.6. Механический расчет проводов выполняется методами статического расчета согласно указаниям главы 3 данных норм. Длина пролета между опорами определяется методом динамического расчета в соответствии с методикой, изложенной в обязательном приложении 1.

1.7. Расчет опорных, поддерживающих и фиксирующих устройств контактной сети следует выполнять с учетом коэффициента надежности по назначению gп = 0,95. На коэффициент gп следует делить: предельные значения несущей способности, расчетные значения сопротивлений, предельные значения деформаций, раскрытия трещин или умножать: расчетные значения нагрузок, усилий или воздействий.

1.8. При расчете опор контактной сети по деформациям (предельному состоянию второй группы) следует определить изменение прогиба опоры от воздействия временных нормативных нагрузок, добавляя к ним нагрузки от изменения натяжения 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.

1.9. 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.

1.10. 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. 1.9 данных Норм.

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) усилия от натяжения и изменения направления проводов некомпенсированных (при среднегодовой температуре) и компенсированных.

Среднегодовую температуру следует определять по указаниям СНиП по строительной климатологии и геофизике.

2.3. К кратковременный относятся нагрузки:

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

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

в) вес гололеда на настилах опор и на жестких поперечинах;

г) усилия от дополнительного натяжения некомпенсированных проводов и изменения их направления при отклонениях минимальной температуры от среднегодовой;

д) вес монтера с инструментом на проводах или конструкциях;

Примечание. При определении натяжения тросов гибких поперечин следует учитывать указания пп. 2.2 и 2.3 при определении среднегодовой температуры и отклонений от нее;

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

ж) 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.

2.5. Расчет конструкции 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 возможные кратковременные нагрузки, наиболее существенно влияющие на напряженное состояние конструкции, например, постоянные нагрузки плюс воздействие одной или нескольких кратковременных нагрузок - максимального для данного района ветра, минимальной температуры при отсутствии гололеда и ветра, ветра на провода, покрытые гололедом, монтажных нагрузок при отсутствии гололеда, но при температуре минус 20 °С.

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

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

Постоянные нагрузки

2.7. Нагрузки от веса проводов, тросов, оборудования, деталей и конструкций контактной сети определяются по проектным данным, каталогам и справочным материалам.

Нормативную нагрузку от веса проводов, деталей и конструкций Qн1, подвешиваемых на опорах контактной сети определяют по формуле:

Qн1 = S(gl + Qн + QД),                                                                (1)

где g - линейная нагрузка от веса провода или цепной подвески, Н/м; l - расчетная длина пролета, м; Qн - нагрузка от изоляторов, Н; QД - нагрузка от деталей, 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.

2.8. Коэффициент надежности по нагрузке для веса проводов деталей и конструкций контактной сети принимают равным 1,1.

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

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

Нагрузки в расчетном режиме, передаваемые на конструкции контактной сети от натяжения некомпенсированных проводов, определяют по уравнению состояния провода, принимав в исходном режиме нормативные значения нагрузок и соответствующие им натяжения провода. При этом следует учитывать требования пп. 2.17, 2.31, 2.35 и 2.41.

Ветровые нагрузки

2.10. При определении ветровой нагрузки для конкретных электрифицируемых участков следует руководствоваться указаниями СНиП по определению нагрузок и воздействий.

Ветровую нагрузку следует определять как сумму средней и пульсационной составляющих.

2.31. Нормативное значение ветрового давления qнз Па (скорости ветра vнз м/с) определяют:

qнз = К2vqo, vнз = Кvvo,                                                               (2)

где qo - нормативное значение парового давления, Па, принимаемое по табл. 1; vo - нормативное значение скорости ветра, м/с, повторяемостью 1 раз в 10 лет на высоте 10 м над уровнем земли;  - коэффициент изменения ветрового давления в зависимости от характера подстилающей поверхности и высоты насыпи (рис. 1); z -высота над поверхностью земли, м (рис. 2); zо - параметр шероховатости подстилающей поверхности, м, определяемый по табл. 2.

Таблица 1

Ветровые районы СССР (принимаются по СНиП 2.01.07-85)

Iа

I

II

III

IV

V

VI

VII

Давление ветра, Па

194

262

342

433

547

684

832

970

Скорость ветра, м/с

18

21

24

27

30

33

37

40

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

Таблица 2

№ пп

Тип местности

Параметр шероховатости, м

1

Места с резким усилением скорости ветра в результате искусственного формирования направленного потока (вдоль русла роки 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 настроек

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.

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.

Рис. 1. Параметр шероховатости подстилающей поверхности zо, м. Коэффициент изменения ветрового давления:

I - насыпь высотой 40 м (zм на рис. 2); II - нулевое место; III - выемка глубиной 5 м (zв на рис. 2)

Рис. 2. Схемы расположения проводов контактной сети над подстилающей поверхностью

2.12. Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки Qсн Н на опорные, поддерживающие и фиксирующие устройства контактной сети определяют по формуле:

Qсн = qнзСхFк,                                                                            (3)

где Сх - аэродинамический коэффициент, принимаемый по п. 2 18 настоящих Норм и по обязательному приложению 4 СНиП 201.07-85 по нагрузкам и воздействиям; Fк - площадь конструкции или ее части по наружному габариту, перпендикулярная направлению ветрового потока, м2.

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

Qпн = 0,73×Qсн×vп×mп,                                                                (4)

где vп×- коэффициент пространственной корреляции пульсации давления ветра, принимаемый по табл. 3; mп - коэффициент пульсаций давления ветра, принимаемый по рис. 3.

2.14. Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки Qсн×Н на провода и передаваемой с проводов на опорные, поддерживающие и фиксирующие устройства определяют по формуле:

Qсн×= aнqнвСхFк,                                                                      (5)

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

Рис. 3. Коэффициент пульсаций давления ветра

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

qo = 0,0615v2о,

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

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

Qпн = 0,73×Qсн×vп×mп×xп,                                                               (6)

где xп - коэффициент динамичности, принимаемый по рис. 4 в зависимости от веса провода (проводов) (при гололеде вместе с весом отложения).

Таблица 3

Линейный размер конструкций. Длина пролета

2

5

10

15

20

25

35

45

55

65

70

75

vп

0,89

0,87

0,85

0,82

0,80

0,77

0,75

0,72

0,67

0,62

0,58

0,54

Рис. 4. Коэффициент динамичности для проводов контактной сети

2.17. При расчете ветровой нагрузки, передаваемой с проводов на опорные, поддерживающие и фиксирующие устройства контактной сети, следует принимать следующие коэффициенты надежности по ветровой нагрузке:

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.

Расчетное значение ветровой нагрузки на опорные, поддерживающие и фиксирующие устройства следует определять как произведение нормативного значения на коэффициент надежности по ветровой нагрузке 1,2.

Механический расчет проводов выполняют на нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки, принимая нормативное ветровое давление qo (п. 2.11), умноженное на коэффициент 1,10.

2.18. При определении ветровой нагрузки на провода и конструкции контактной сети значения аэродинамического коэффициента лобового сопротивления Сх принимать следующие:

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

б) то же диаметром менее 20 мм и также на 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 от сопротивления единичного провода - 1,55, то же на насыпях более 5 м - 1,85;

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

е) ригели жестких поперечин по пп. 2.19-2.22 данных Норм;

ж) плоские элементы конструкций - 1,4.

2.19. Расчет ветровых .нагрузок на ригели жестких поперечин следует выполнять в соответствии с рекомендациями СНиП 2.01.07-85 по нагрузкам и воздействиям и дополнительными рекомендациями пп. 2.20-2.22 настоящих Норм.

2.20. 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. 5).

2.21. Горизонтальную расчетную нагрузку на отсек ригеля х1 Н определяют при действии ветра вдоль пути:

,

где nв - коэффициент надежности по ветровой нагрузке, принимаемый равным 1,2;  - характерная площадь с наветренной стороны отсека фермы (м2), определяемая для четырехгранных ферм по формуле:

 = Sп + Sпв + nркSрк + nрпSрп + nркгSркгcos3gc + 0,5nрксSрксcos3gc,

где Sп, Sпв, Sрк, Spп, Spкг, Spкc - характерные площади стержней отсека, соответственно нижнего и верхнего поясов, раскосов, распорки, раскоса горизонтальной грани, раскоса в поперечном сечении, м2, определяемые по формулам (7).

Sп = dпlо; Sпв = dвlо;

; ;

; ;

,                                                              (7)

где dн, dв - ширина полки нижнего и верхнего пояса, м; lo - длина отсека, м; dрк, оп, ркг, ркс - ширина полки стержней решетки, м; gр - угол между поясом и раскосом в поперечном сечении, град; nрк, nрп - число раскосов, распорок на одной вертикальной грани отсека; nркг - число раскосов на одной горизонтальной грани отсека; nркс - число раскосов в поперечных сечениях четырехгранного отсека; gr, gc - углы отклонения от вертикали раскосов, расположенных на горизонтальной грани отсека и в поперечном сечении отсека четырехгранной фермы.

Аэродинамический коэффициент Сх1 определяют по табл. 4.

Таблица 4

 

Отношение

 

1,0

1,6

2,0

Отношение

Отношение

 

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

2.22. Суммарную горизонтальную расчетную ветровую нагрузку на ферму ригеля и несущие тросы цепной подвески, направленную перпендикулярно оси пути, z1 H, определяют по формуле (8):

,                                                  (8)

где  - характерная площадь фермы, равная сумме характерных площадей отсеков, м2; (lф - длина фермы, м; Сz1 = 0,3Сх1; Qpi - ветровая нагрузка на i - провод H, определяемая по указаниям пп. 2.12-2.17.

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

Рис. 5. Схема отсека фермы

Наибольшая величина суммарной ветровой нагрузки имеет место при угле скольжения b = 15° (рис. 6).

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

Сxi = Cx1 × cos2b1 = Cx1×0,932,

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

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

Гололедные нагрузки

2.24. Гололедную нагрузку на контактную сеть следует рассчитывать в соответствии с указаниями главы СНиП по нагрузкам и воздействиям и дополнительными требованиями данных Норм.

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

Qгн = qгнl,                                                                           (9)

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

2.26. Нормативную толщину стенки гололеда bн 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 табл. 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 «Нагрузки и воздействия».

2.27. Местные условия образования гололедно-изморозевого отложения учитывают поправочным коэффициентом Кb к толщине стенки отложения по данным табл. 6.

Рис. 6. Схема положения подвески относительно ригеля

Таблица 5

Гололедные районы СССР (принимаются по СНиП 2.01.07-85)

I

II

III

IV

V

Толщина стенки гололеда, мм



Документ сокращен, так как он очень большой. Для просмотра полной версии этого документа пройдите по ссылке Бесплатный заказ нужного документа

 
< Пред.   След. >
Полезное: