西安地鐵高架段下錨方案模擬分析

馬億程++劉禹

摘要：本文針對(duì)西安地鐵三號(hào)線(xiàn)高架段柔性接觸網(wǎng)下錨拉線(xiàn)受預(yù)留基礎(chǔ)的影響，拉線(xiàn)不在下錨支的延長(zhǎng)線(xiàn)上，與設(shè)計(jì)規(guī)范有沖突的問(wèn)題。設(shè)計(jì)規(guī)范中的要求是：下錨拉線(xiàn)在平面上的方向原則上應(yīng)與接觸懸掛下錨方向在同一直線(xiàn)上。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)下錨拉線(xiàn)的受力情況進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)分析拉線(xiàn)不在下錨支的延長(zhǎng)線(xiàn)上時(shí)下錨拉線(xiàn)、支柱受力情況，計(jì)算下錨拉線(xiàn)及下錨支柱是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：地鐵、下錨支、下錨拉線(xiàn)、運(yùn)營(yíng)。

中圖分類(lèi)號(hào)：U225 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）01（A）-0000-00

接觸網(wǎng)下錨是接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一，其設(shè)計(jì)的合力性直接影響電客車(chē)的運(yùn)行。對(duì)于下錨支柱，需要承受很大的順線(xiàn)路方向的拉力，為了減少支柱容量，通常用打拉線(xiàn)的辦法以平衡順線(xiàn)路方向的張力，這樣可以使錨支柱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、減輕重量和節(jié)省材料。顯然打拉線(xiàn)的作用是平衡承力索及接觸線(xiàn)下錨張力對(duì)錨柱產(chǎn)生的影響。因此，打拉線(xiàn)及其作用點(diǎn)和承力索及接觸線(xiàn)作用點(diǎn)應(yīng)盡可能在同一鉛垂平面內(nèi)。

由于鐵路高架段柔性接觸網(wǎng)下錨拉線(xiàn)受預(yù)留基礎(chǔ)的影響，拉線(xiàn)不在下錨支的延長(zhǎng)線(xiàn)上，與設(shè)計(jì)規(guī)范有沖突的問(wèn)題。不能保證設(shè)計(jì)規(guī)范中所要求的最佳狀態(tài)：下錨拉線(xiàn)在平面上的方向原則上應(yīng)與接觸懸掛下錨方向在同一直線(xiàn)上。因此我們針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)鐵路高架段柔性接觸網(wǎng)下錨進(jìn)行模擬計(jì)算，通過(guò)數(shù)據(jù)來(lái)分析西安地鐵高架段柔性接觸網(wǎng)下錨設(shè)計(jì)的合理性，確保接觸網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行安全。

1.高架段柔性接觸網(wǎng)下錨簡(jiǎn)介

在接觸網(wǎng)下錨拉線(xiàn)的設(shè)計(jì)中，常假設(shè)柱底鉸接，采用簡(jiǎn)單的力矩平衡方法計(jì)算拉線(xiàn)的拉力，進(jìn)而選擇拉線(xiàn)規(guī)格及配套的零部件型號(hào)。實(shí)際上，錨柱底部并非鉸接，而是剛接，錨柱本身要承擔(dān)一部分拉力。因此在實(shí)際情況中，拉線(xiàn)和支柱共同承擔(dān)了支柱所受到的外力以及力矩。為了分析下錨拉線(xiàn)不在下錨支的延長(zhǎng)線(xiàn)布置時(shí)對(duì)支柱造成的危害，我們假設(shè)極限情況下，拉線(xiàn)承擔(dān)了全部支柱所受的力與力矩，此時(shí)拉線(xiàn)所受到的拉力是最大的，同時(shí)由于偏角產(chǎn)生的分力也是最大，拉線(xiàn)給予支柱的力矩也是最大即為對(duì)支柱的危害最大。

2.高架段柔性接觸網(wǎng)下錨設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)主要?dú)庀髼l件：隧道外最高氣溫40℃、隧道外最低氣溫-15℃、風(fēng)偏設(shè)計(jì)風(fēng)速25m/s、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)風(fēng)速35m/s、覆冰厚度5mm、污穢等級(jí)為重污區(qū)、雷電日14天/年、地震烈度為8度。

安裝用線(xiàn)材型號(hào)及張力：正線(xiàn)區(qū)段接觸線(xiàn)采用雙接觸線(xiàn)（2×CTAH150）張力為24KN、承力索采用雙承力索（2×JT150）張力為24KN。下錨拉線(xiàn)均采用以鍍鋁鋅鋼絞線(xiàn)（L×GT120）。

高架段柔性接觸網(wǎng)下錨支柱采用錐形鋼管支柱（ZG150/7）。

3.模型建立

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘查情況，=通過(guò)模型建立，分析可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)下錨拉線(xiàn)在平衡下錨支對(duì)支柱產(chǎn)生的力矩的同時(shí)，由于偏角的存在，使得拉線(xiàn)對(duì)支柱產(chǎn)生了額外的分力，現(xiàn)本文將計(jì)算極限情況下拉線(xiàn)所產(chǎn)生的額外力矩對(duì)支柱所造成的危害。

4.工程數(shù)據(jù)計(jì)算

（1）西安地鐵三號(hào)線(xiàn)下錨支張力為24KN，下錨拉線(xiàn)基礎(chǔ)不在下錨支延長(zhǎng)線(xiàn)的情況與下錨拉線(xiàn)基礎(chǔ)在下錨支延長(zhǎng)線(xiàn)的情況，計(jì)算結(jié)果如下表所示：

（2）西安地鐵三號(hào)線(xiàn)下錨支張力為24KN，下錨拉線(xiàn)安裝高度在5m、6m、7m三種不同高度的情況下，計(jì)算結(jié)果如下表所示：

經(jīng)過(guò)以上工程數(shù)據(jù)的計(jì)算分析，在同一跨距及下錨安裝高度相同的情況下，下錨拉線(xiàn)不在下錨支延長(zhǎng)線(xiàn)上對(duì)于下錨拉線(xiàn)受力及下錨支柱合力的影響不大；在同一跨距的情況下，當(dāng)下錨拉線(xiàn)安裝高度不同時(shí)，下錨拉線(xiàn)受力及下錨支柱合力變化較大，拉線(xiàn)安裝越高，下錨拉線(xiàn)受力及下錨支柱所受合力越大。

5.數(shù)據(jù)分析

西安地鐵三號(hào)線(xiàn)下錨支為雙線(xiàn)（接觸線(xiàn)或者承力索）均為24KN，此時(shí)下錨拉線(xiàn)額外對(duì)支柱產(chǎn)生的拉力為1.1KN，額外作用于柱子的力矩為6.6KN。

再根據(jù)西安地鐵三號(hào)線(xiàn)的設(shè)計(jì)參數(shù)：

懸掛類(lèi)型2JTM150+2CTAH150+JT150+JT120，風(fēng)速V=30m/s，計(jì)算出下錨支柱在考慮最大覆冰及風(fēng)力影響的情況下支柱受到的力矩為98.3KN/m，再加上以上模型計(jì)算出的拉線(xiàn)額外給予的支柱的力矩，支柱在極限情況下所受到的合力矩為104.9KN/m。高架段下錨柱所選用的支柱容量均為150KN/m，有足夠的余量來(lái)承擔(dān)支柱所受到的力矩，所以高架段下錨情況符合要求。

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