浅谈接触网硬横跨模型简化及计算
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摘要：接触网硬横跨计算的顺序是由上而下，首先确定上部接触悬挂系统参数，然后简化力学模型，确定支柱容量，最后根据支柱容量设计基础。现有常用的接触网硬横跨从结构本身连接方式上可以概括为2种安装方式，一种是梁柱铰结，另一种为梁柱钢结；对于梁柱铰结的安装方式，其梁两端和支柱顶部均不承受弯矩，在跨中及支柱底部会产生比较大的弯矩，造成材料用量大及根部基础容量要求也比较大；梁柱钢结的安装方式下，由于其梁端和支柱顶部能能承受弯矩，跨中及支底部产生的弯矩相对于铰接的方式要小得多，对于用钢量不变的前提下，钢结硬横跨适用的跨度远远超过铰接硬横跨；目前国内现有的硬横跨基本都是按钢结硬横跨设计；然而钢接硬横跨虽然在安装、充分发挥结构性能的前提下比起铰结硬横跨更具优势，但从结果模型上讲，钢结硬横跨系三次超静定结果，要确定其受力状态比铰接硬横跨的难度及工作量要大不少；针对这一特点本人就现有钢结接触网硬横跨模型简化及计算，提点个人看法，供设计参考。
关键词：硬横跨；力学模型简化；支柱容量；基础设计
Abstract: the calculation of contact across the order is hard down the, first make sure the upper contact suspension parameters, then simplified mechanical model and determining pillar capacity, according to the pillar capacity design basis. Existing commonly used catenary hard across from the structure itself on the connection mode can be summarized as two installation, one kind is beam-column hinge ", and the other for LiangZhuGang "; For beam-column hinge "of installation, the beam ends and the pillar top are not under bending moment, in the cross and the bottom will produce more big pillar of the bending moment, cause the materials consumption and the root foundation is also great capacity requirements; LiangZhuGang "installation method, because the girder ends and the pillar top can can withstand the bending moment, across the bottom of the bending moment caused and a hinged relative to the way are much smaller, with the same amount for steel, under the premise of steel and across the span of hard for far more than hinged hard across; At present domestic existing hard across the basic all is according to the steel "hard across design; However steel by hard across although in installation, give full play to the structure performance under the premise of hard across more than hinge and advantage, but from the results on model, steel and hard across three times of super quiescent for results, to determine the stress state than the difficulty of hinged hard across and big workload many; This paper I will existing steel "catenary across the simplified model is hard and calculation, offer a personal view, design for reference.
Keywords: hard across; Mechanical model simplified; Pillar capacity; Foundation design
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
一、 硬横跨力学模型简化及荷载归算
就目前钢结果硬横跨安装方式来区分，可以分为两种安装方式，一种为通过吊柱将接触网上部悬挂的荷载传到横梁上，再通过横梁传给支柱及基础；另一种为通过软索将接触网上部悬挂的荷载水平力传到支柱上，垂直力由软索传给横梁，由横梁承受部分弯矩，最后再通过支柱将荷载传到基础上去；虽然安装方式上有差异，但结构体系上分析具有柱与基础钢结、梁柱钢结、梁端与柱顶均能承受弯矩等特点，从力学模型简化上均可以按三次超静定钢架的构造方式来计算。
根据硬横跨受力特点可以归纳为作用在横梁上的垂直力和作用在支柱的水平力，对于吊柱安装方式的硬横梁，自重及悬挂荷载垂直力可认为是按均布荷载作用在梁上，悬挂水平力叠加后简化作用在支柱顶部，因此吊柱安装方式的计算简图可以简化为如图一；
图一
其中：
W横梁竖向换算均布荷载（kN/m），包括横梁自重均布荷载Wb和梁上悬挂均布荷载Ws；
横梁上悬挂重量包括吊柱、腕臂装置、线索等。
W1工况一为风对支柱产生的均布荷载（kN/m）；工况二为横梁上平行线路方向的均布荷载（kN/m）；
W2支柱上平行线路方向的均布荷载（kN/m）；
P作用在横梁重心线高度处的换算水平力（kN）；
将作用在横梁与支柱上的各水平力对柱底取矩（即各水平力乘以其对柱底的垂直高度），然后换算成Hp高度的水平力（即弯矩除以Hp），按实际作用方向求代数和即得P。
对于软索安装方式的硬横梁可以简化为自重的均布荷载与悬挂点的垂直力共同作用在横梁上，水平力通过软索叠加后作用在支柱上，如图二；
图二
其中：
W横梁自重均布荷载（kN/m）；
W1工况一为风对支柱产生的均布荷载（kN/m）；工况二为横梁上平行线路方向的均布荷载（kN/m）；
W2支柱上平行线路方向的均布荷载（kN/m）；
Q－横梁上每支悬挂重量包括吊柱、腕臂装置、线索等。
P1作用在上下定位绳上的预张力（kN）；
P2作用在上下定位绳上的总水平力（kN）；
按各悬挂支柱的水平力求代数和即得P2。
例：归算在直线上、工况一作用下吊柱安装方式的硬横梁荷载，步骤如下：
A、 确定硬横跨跨度选择及计算分类：
表1 跨度分类及悬挂类型
注：站线荷载值较小，故计算时站线可按正线考虑；
中心柱荷载按转换柱考虑取值偏安全；
转为转换柱，荷载为1工作支＋1非支；
中间为中间柱，荷载为1工作支；
B、悬挂荷载归算
悬挂荷重＋吊柱负载每支按5KN计，计算水平荷载（需考虑安全系数，恒载1.2、活载1.4）；
表2 水平负载
表2中计算参数见表2－1：
表3横梁上均布荷载
其中：W=5×N/L＋W（以通用图为例，归算值约为1.4kN/m）
W1＝μs×μz×W0×h×1.4；
W1为作用在梁、柱上的均布风荷载，由于支柱及和两截面不同，为减少计算的工作量可取支柱受风力及横梁受风力两者间较大值，表中的值是按梁高×梁高为1000×750的截面计算；
表4P值确定
二、 硬横跨内力计算
求解完各截面参数后，结合荷载形式、作用位置及结构力学计算模型就可以进行硬横跨的内力计算了；由本文第一部分的简化模型结合表五，可得知各个工况作用下在硬横跨的控制点上的内力。
表5在各种荷载作用下的硬横跨的计算简图及各个控制点内力表
最不利荷载汇总
荷载取只取最不利的支柱考虑，柱底荷载基础设计用，柱顶荷载梁柱连结节点设计用 柱底
V=49.4
M=183.6
H=46.17
柱顶
V=29.4
M=261.6
H=46.17
上表仅为工况一风垂直线路吹的情况，工况二计算同工况一，至此硬横跨荷载全部计算完成。
三、 结语
综上所述硬横跨容量计算过程简述为：
1、 假定梁、柱截面尺寸；
2、 计算假定的梁、柱的截面参数；
3、 根据受力形式简化硬横梁模型，并根据根据结构的重要性及荷载特征计算相应的荷载；
至此一组硬横梁容量全部完成，可根据此计算结果供设计人员开展基础设计及安装装配等下步相关工作。
参考文献
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