ветровая нагрузка. Ветровая нагрузка. Ветровая нагрузка. Расчет статической составляющей ветровой нагрузки при отсутствии гололёда на проводах
 Скачать 39.01 Kb.
|
|
Ветровая нагрузка. Расчет статической составляющей ветровой нагрузки при отсутствии гололёда на проводах Ветровая нагрузка является горизонтальной, кратковременной нагрузкой. Как показывают наблюдения, скорость ветра изменяется относительно средней скорости переноса воздушных масс. Это явление называется порывистостью (пульсацией) ветра. Толчки ветра по времени непродолжительны (0,5с÷2,0 с), но они меняются по скорости и по направлению. Колебания скорости ветра характеризует коэффициент порывистости kпор. Наблюдения показывают, что kпор уменьшается с увеличением средней скорости ветра. Пульсации ветра вызывают дополнительную динамическую нагрузку на провода и опорные конструкции. Давление ветра на провода имеет такой же характер, как и скорость, т.е. на установившееся в среднем давление накладывается пульсация давления, имеющая случайный характер. Ветровую нагрузку р принято представлять в виде суммы двух составляющих - статической (средней) рс и динамической (пульсационной) рд. Исходным понятием при определении статической составляющей ветровой нагрузки является нормативный скоростной напор ветра (скоростное или ветровое давление) qн. Скоростной напор ветра qн соответствует кинетической энергии Ек 1 м3 воздуха, движущегося с нормативной скоростью VH qн = Ек = 0,5mv2 H , Па (2.28) Подставив значение массы из уравнения (2.11), получим для U = 1 м3 qн = 0,5 ρв v2 H , Па (2.29) где ρв - плотность воздуха, кг/м3; VH - нормативная скорость ветра, м/с. При температуре Ɵ= 15 С и атмосферном давлении 760 мм рт. ст. плотность воздуха рв = 1,23 кг/м3. Тогда, нормативный скоростной напор ветра qн = 0,615 v2 H , Па (2.30) Вся территория Российской Федерации в зависимости от нормативного скоростного напора (скоростного или ветрового давления) делится на 8 ветровых районов. В табл. 2.4 приведены значения qн и значения нормативной скорости ветра VH, повторяемостью 1 раз в 10 лет на высоте 10 м над уровнем земли, для различных ветровых районов. Таблица 2.4
Расчетные значения q p и vp вычисляются через нормативные значения qн и VH qp = kv qн, > Па (2.31) где kv - коэффициент изменения ветрового давления, за висящий от высоты расположения провода над поверхностью земли zпз и параметра шероховатости подстилающей поверхности zо. Согласно логарифмическому закону распределения скоростей ветра по высоте имеем vp = VH In (zпз / zо) / In (zпзh / zоh ) , м/с (2.32) где z„3h — нормативная высота, равная 10 м над уровнем земли; z0h — нормативное значение параметра шероховатости, равное 0,15 м Подставим значения zпзh и zоh в уравнение (2.32) vp =VH In (zпз / zо) 0,238 = VH kv, м/с (2.33) где kv— коэффициент, вычисляемый по выражению kv = 0,238 In (zпз / zо) , (2.34) Параметр шероховатости z0 берётся из табл. 2.5. Таблица 2.5
Примечания: Сооружение считается расположенным в местности данного типа, если эта местность сохраняется на расстоянии: для местности по п.2 - 250м, по п.З - 200м, по п. 4 - 100 м, по п.5 - 50м. по п.6 - 50м. 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 гололёде. Значение параметра шероховатости по п.5 дано для случая, когда станционные постройки расположены с обеих сторон железнодорожного пути не далее 50м. В противном случае его значение принимают для местности, лежащей с наветренной стороны станционных построек. В случаях, когда местность не подходит под приведённую выше классификацию, можно принимать промежуточное значение параметра шероховатости. Для участков к/с, проходящих по берегу озера, водоёма или моря, если с другой его стороны расположена отвесная стена гор, параметр шероховатости следует принимать по п. 2. Высоту расположения проводов к/с над подстилающей поверхностью для участков ж. д. с различным профилем следует определять в соответствии со схемами рис 2.2 Для участков, расположенных в выемке глубиной 7м и более, высоту zпз над подстилающей поверхностью земли следует принимать равной Зм. При расположении железнодорожной насыпи на местности с параметром шероховатости 0,5м и 1м высота расположения проводов к/с уменьшается на высоту препятствия, т.е. становится равной (zn3 - 10), м . При этом значение параметра шероховатости подстилающей поверхности принимают равным 0,15м по п. 5 и 0,2м - п.6. Значения коэффициента kv можно вычислить по формуле (2.34) или взять из табл. 2.6, данные в которой рассчитаны по этой формуле. При определении значения zпз высоту расположения проводов контактной сети (цепной подвески, усиливающих проводов и др.) над уровнем бровки земляного полотна будем принимать равной 10 м. Таблица 2.6
Статическая составляющая ветровой нагрузки на провод длиной 1 метр Рс = qp Сх d 10-4 , Н/м (2.35) где qp - расчетное значение скоростного напора ветра, Па. Сх - аэродинамический коэффициент лобового сопротивления, зависящий от формы и положения объекта; d - диаметр провода, мм. Аэродинамический коэффициент лобового сопротивления Сх при расчетах принимается по табл. 2.7. [4] Таблица 2.7
При расчетах ветровых воздействий на контактный провод величина d в выражении (2.35) должна быть взята равной высоте его сечения Н из табл. 1.5. Максимальное значение ветровой нагрузки следует определять при температуре воздуха Ɵ= - 5 °С. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||