大容量预应力混凝土软横跨接触网支柱的研制.docx

文章编号: 100124632 (2000) 文章编号: 100124632 (2000) 0220084208大容量预应力混凝土软横跨接触网支柱的研制魏齐威安湘英仲新华(铁道部科学研究院)摘 要: 文章介绍了代替软横跨接触网钢柱的大容量预应力混凝土软横跨接触网支柱的荷载计算、 结构分析和内力计算方法。 并通过支柱的卧式和立式对比试验, 提出了用卧式试验检验支 柱承受双向荷载的结构性能方法。关键词: 大容量 软横跨 接触网支柱 双向荷载计算方法 检验方法中图分类号: U 225142文献标识码: A1国内外软横跨接触网支柱概况电气化是我国铁路现代化建设的发展方向, 软横跨接触网支柱是电气化铁路的重要装备之一。但是, 目前我国预应力混凝土软横跨接触网支柱的最大设计弯矩仅为 170 kN ·m , 因 此, 以往大容量的支柱一直采用 15 m 高的钢支柱。目前世界各国采用的接触网支柱大致可分为两类。 一类是钢支柱, 采用的国家较多, 约占五分之四以上, 在法国、 英国、 西德等国家, 但这些国家都在向预应力混凝土支柱方面发 展。 另一类是预应力混凝土支柱, 采用的国家有前苏联、 日本、 罗马尼亚等。 但这些国家站 场上的支持结构主要采用硬横跨, 支柱容量在 200 kN ·m 以下, 个别高于 200 kN ·m 的支柱仍采用钢支柱, 所以,200 kN ·m 以上的预应力混凝土支柱是一个尚待研究的课题。我国自宝成电气化铁路建成之后, 开通运营的电气化铁路已达一万多公里, 数万座钢支柱分散于铁路沿线, 暴露于大气之中, 长期经受雨、雪、风的侵蚀。钢支柱采用喷砂除锈后, 一道底漆, 二道面漆的防锈措施, 一般 4 年就需维护重涂。 因此, 对使用中的钢支柱重涂维 修已成为运营部门的一项繁重工作。 重涂油漆的效果也不好, 更因带电作业, 十分危险, 因 此涂漆维护已是制造工厂及运营部门长期想解决而没解决的问题。我国为了解决钢支柱腐蚀问题和节约钢材, 于 1967 年开始研制了 3 种容量 ( 90 kN ·m 、130 kN ·m 、170 kN ·m ) , 一种高度 (12 m ) 的横腹杆式预应力混凝土接触网支柱, 以代替部分 容量相当的钢支柱。 这种支柱, 经 1970 年在宝成线试运营以后, 在全国各条线路中正式采用,取得了明显的技术经济效益。经比较, 混凝土支柱较钢支柱节省钢材在 80% 以上, 支柱造价降收稿日期: 1999212209 魏齐威 副研究员 铁道部科学研究院铁道建筑研究所 北京 100081第 3 期大容量预应力混凝土软横跨接触网支柱的研制85低约 40%～ 50% 。所以, 从降低造价、提高施工效第 3 期大容量预应力混凝土软横跨接触网支柱的研制85低约 40%～ 50% 。所以, 从降低造价、提高施工效率、减少养护维修量等诸方面分析, 大容量预应力混凝土软横跨支柱是研究发展方向。2软横跨接触网支柱的研制2 11 大容量预应力混凝土软横跨接触网支柱的研制主要有以下几方面的技术问题( 1) 由于目前现场施工条件及混凝土制品厂机械设备的限制, 支柱质量不能超过 413 t, 而 软横跨支柱要求地面以上支柱高 15 m (不包括基础部分)。(2)(3) (4)要求支柱容量大, 挠度小, 但由于电气化铁路的特殊需要, 支柱截面不能过大。为了避免横腹杆裂缝, 混凝土的预压应力不能过大。 支柱基础型式, 支柱与基础的连接及连接方式等。大容量预应力混凝土软横跨接触网支柱的攻关合同及设计技术条件, 是在限定了支柱高度、 截面尺寸和重量的条件下, 对支柱容量提出了较高的要求, 支柱设计难度相当大, 我们 经过了广泛的调查研究, 并应用有限预应力混凝土设计理论, 完成了支柱的施工图。 以下介 绍支柱的结构设计。2 12 支柱结构设计2 12 11 预应力混凝土软横跨支柱风载计算以前我国电气化铁路建于内地, 由于内地风速较小, 支柱顺线路方向风载问题不太突出, 因此对支柱顺线路与垂直线路双向荷载作用下的承载能力的计算和试验检测方法等问题未进 行 研究。 随着电气化铁路建设的发展, 已从内地逐渐走向沿海地区, 而沿海地区风速可达35 m ·s- 1 以上, 大秦二期工程设计风速为 30 m · s- 1 ,支柱顺线路方向的柱风弯矩已达37 kN ·m 。因此, 研究支柱在双向荷载作用下的承载能力, 确定支柱的使用条件, 确定支柱在沿海及高风速地区使用的安全可靠性具有重要意义。 (1) 支柱在双向荷载作用下的