СТОЙКА МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ДЛЯ ОПОР КОНТАКТНОЙ СЕТИ

Полезная модель относится к области строительства, а именно к возведению опор контактной сети для электрификации железных дорог.
a
a
в
н
Известна стойка металлическая для опор контактной сети, имеющая форму усеченной пирамиды высотой «h», две противоположные грани которой образованы стенками швеллеров, у которых полки направлены внутрь сечения напротив друг к другу, а две другие противоположные стороны параллельны, имеют ширину вверху и внизу соответственно «» и «» и образованы полками швеллеров, объединенными соединительными элементами, расположенными параллельно основаниям усеченной пирамиды (научно-технический отчет ЦНИИСа по теме ЭЛ-94-4534 «Изучение опыта эксплуатации металлоконструкций контактной сети, изготовленных в 30 - 40-х годах», М, 1994. - выкопировка из отчета приведена в приложении к данному описанию).
Соединительные элементы были выполнены накладными и присоединялись к полкам швеллеров соединениями в нахлест с помощью заклепок. Недостатком этих стоек является повышенный расход металла по сравнению со стыковыми соединительными элементами. Кроме того накладное соединение неизбежно образует некоторые зазоры, которые способствуют возникновению щелевой коррозии. Стойки эти поставлялись из Германии после войны по репарации и были выполнены из коррозиестойкой стали (с повышенным содержанием фосфора), но хрупкой при низких температурах воздуха.
a
a
в
н
Известна стойка металлическая для опор контактной сети, имеющая форму усеченной пирамиды высотой «h», две противоположные грани которой образованы стенками швеллеров, у которых полки направлены внутрь сечения напротив друг к другу, а две другие противоположные стороны параллельны, имеют ширину вверху и внизу соответственно «» и «» и образованы полками швеллеров, объединенными соединительными элементами, расположенными параллельно основаниям усеченной пирамиды и приваренными к полкам противоположных швеллеров в плоскости полок. (Транспортное строительство, 2009, №12, с. 25). В этой конструкции соединительные элементы выполнены не накладными, а приварены к полкам швеллеров встык, что существенно снижает затраты металла и улучшает коррозионную стойкость.
Недостатком конструкции является перепад жесткости сечения стойки в местах стыкования соединительных элементов с полками швеллеров, что вызывает концентрацию напряжений и требует соблюдения более жестких условий технологии сварки.
Целью данного технического решения является повышение надежности работы конструкции и расширение области применения в суровых климатических условиях.
a
a
в
н
ci
Поставленная цель достигается тем, что стойка металлическая для опор контактной сети имеет форму усеченной пирамиды высотой «h», две противоположные грани которой образованы стенками швеллеров, у которых полки направлены внутрь сечения напротив друг к другу, а две другие противоположные стороны параллельны, имеют ширину вверху и внизу соответственно «» и «» и образованы полками швеллеров, объединенными соединительными элементами, расположенными параллельно основаниям усеченной пирамиды и приваренными к полкам противоположных швеллеров в плоскости полок, при этом соединительные элементы выполнены длиной «l» и шириной «c» с плавным по кривой радиусом «R» двусторонним уширением длиной «e» и шириной «d» на обоих концах, в местах приварки к швеллерам, при этом
h=950÷1250, см;
a
н
=53÷55, см;
a
a
a
н
в
н
0,5·<≤, см;
ст
b=13÷31, см;
c=11÷13, см;
e=0,375·c, см;
d=1,75·с, см;
R=0,5·c, см;
ρ=5,34·с, см;
ci
i
n
l=a-2b, см,
ci
i
a
где l,  - соответственно промежуточные значения длины соединительного элемента и ширины стойки на различной высоте стойки;
ст
п
b и b - соответственно ширина стенки и полки швеллера.
Предложенное техническое решение поясняется чертежами, где
на фиг. 1 представлен вид сбоку стойки металлической для контактной сети со стороны грани, образованной полками швеллеров;
на фиг. 2 представлено поперечное сечение стойки (сечение A-A на фиг. 1);
на фиг. 3 представлен узел примыкания соединительного элемента к полке швеллера (узел B на фиг. 1).
Стойка металлическая для опор контактной сети установлена вертикально, в нижней части жестко присоединены к фундаменту и выполнена следующим образом.
ci
Стойка металлическая для опор контактной сети имеет форму усеченной пирамиды высотой «h» (фиг. 1). Одна пара граней образована стенками 1 швеллеров 2, в которых полки 3 направлены внутрь сечения напротив друг к другу. Другая пара граней параллельна и образована полками 3 швеллеров 2, объединенными соединительными элементами 4 (иногда они называются планками), расположенными параллельно основаниям усеченной пирамиды и приваренными к полкам 3 противоположных швеллеров 1 в плоскости полок (фиг. 2). Соединительные элементы 4 по высоте стойки металлической для опор контактной сети имеют разную длину «l» в соответствии с изменением по высоте ширины грани, в плоскости которой они находятся. Ширина соединительных элементов в их середине одинаковая и равна «c», а к концам они плавно симметрично относительно их горизонтальной оси уширяются и приварены к полкам 3 швеллеров 2. При этом длина, на которой имеет место плавное уширение, равна «e», а общая ширина уширения на торцах соединительного элемента 4 равна «d» (фиг. 3).
Общие размеры и параметры стойки металлической для опор контактной сети определяются следующими соотношениями:
h=950÷1250, см;
a
н
=53÷55, см;
a
a
a
н
в
н
0,5·<<, см;
ст
b=13÷31, см;
c=11÷13, см;
e=0,375·c, см;
d=1,75·c, см;
R=0,5·c, см;
ρ=5,34·c, см;
ci
i
п
a
l=-2b, см,
ci
i
a
где l,  - соответственно промежуточные значения длины соединительного элемента и ширины стойки на различной высоте стойки;
ст
п
b и b - соответственно ширина стенки и полки швеллера.
а
а
н
в
Следует подчеркнуть, что при = усеченная пирамида вырождается в свое частное значение - призму.
Обоснование принятых размеров и соотношений.
a
a
a
a
н
в
ст
C1
н
ст
н
c,i
Высота «h» стойки определяется эксплуатационными потребностями контактной сети. Обычно высота стоек назначается 960 или 1200 см. В формуле интервал увеличен в связи с учетом возможных неточностей изготовления. Параметры «», «», «b» определены прочностными требованиями стойки в зависимости от типа нагрузки. Ширина «b» стенки швеллера определена выбором номера швеллера (применяются швеллеры шириной стенки 14, 16, 18, 20, 22, 25, 27 и 30 см). Ширина «» поперечного сечения стойки принимается равной 54 см. В формуле интервал увеличен для «b» и «» в связи с учетом возможных неточностей изготовления. Ширина «c» соединительного элемента, а также параметры «e», «d», «ρ», «l», получены в результате теоретических и опытно-экспериментальных исследований.
Позицией 6 обозначена форма уширения соединительного элемента 4 на его концах перед его приваркой к полке 3 швеллера 2.
Приварка соединительного элемента 4 к полке 3 швеллера 2 осуществляется в следующей последовательности. Перед приваркой соединительный элемент на каждом конце по бокам имеет дополнительные площади в виде трапеции 6, у которой основание, примыкающее к соединительному элементу 4, равно «e», а второе основание равно «δ», при этом δ=0,17 с, а высота трапеции также равна «e». После приварки соединительного элемента осуществляют срезку металла до проектной (описанной выше) формы.
Стойка металлическая для опор контактной сети работает следующим образом.
В предложенном техническом решении, так же как и в аналоге и прототипе, назначение стойки воспринять нагрузку от проводов контактной сети и воздушных линий и передать ее на фундамент. При этом стойка воспринимает силовые воздействия и климатические воздействия.
В аналоге было надежное объединение поперечного сечения с помощью накладных клепаных соединительных элементов. Оно хорошо работало на силовые воздействия. Однако наличие зазоров при накладных соединениях приводило к опасности коррозии.
В прототипе использована сварная конструкция, более экономичная по затрате металла и более удачная с точки зрения коррозионной стойкости.
Однако в местах примыкания соединительных элементов к полкам швеллеров стали возникать трещины.
В результате длительных экспериментальных исследований и опытно-конструкторских проработок была выработана система соотношений размеров и прямоугольные соединительные элементы были заменены на элементы с плавно уширенными на концах.
Эффективность предложенной конструкции определяется повышением надежности с сохранением достоинств прототипа по сравнению с аналогом.