Монтаж проводів ПЛ: регулювання стріли провисання і кріплення проводів до ізоляторів (06.04.22)

 

Стріла прогину проводу. Провід між двома місцями підвісу завжди розташовується по деякій кривій. Так як на практично використовуємих відстанях між місцями підвісу твердістю проводу можливо зневажити, то при розрахунку передбачається, що провід — це гнучка, рівномірно навантажена нитка. При цьому припущенні вважається, що крива, по якій розташовується провід, є ланцюговою лінією (мал. 28.21).

Рівняння ланцюгової лінії має вид

y= h ch ,

де h=Т/Р, що х –поточна координата; Р—масса 1 м проводу; Т-напруга в проводі.

Вирішуючи дане рівняння, одержимо значення, що нас цікавить, стріли прогину проводу:

f = l²P/8T_o

Поділивши чисельник і знаменник правої частини даного рівняння на площу поперечного переріза проводу S, одержимо:

f = l²γ/8σ

де f-довжина прольоту; γ=Р/S-маса 1 м проводу перетином 1 мм², тобто питоме навантаження від власної маси проводу; σ=Т/S - питома напруга в проводі, кг/мм².

Довжина проводу практично дуже незначно відрізняється від довжини прольоту; чим нижче температура, тим різниця між довжинами прольоту і проводу менше. Зміна стріли прогину спричиняє зміну напруги в проводі, тому що з приведеного рівняння випливає:

σ = l²γ/8f

Тому при підвісці провода, наприклад у літню пору, необхідно обирати стрілу прогину з таким розрахунком, щоб узимку, при зниженні температури, допустиме напруження не було перевищено.

Рис.28.21. До визначення стріли прогину проводу

Визначення напруг у проводі при зміні температури і навантажень.

Довжина закріпленого проводу, яка міняється в залежності від коливань температури, тягне за собою зміну натягу проводу. Так, при зниженні температури провід коротшає, стріла прогину зменшується і збільшується натяг у проводі. Зворотне явище відбувається при підвищенні температури. Змінюються також і діючі на провід питомі навантаження.

Нижченаведене рівняння дозволяє визначити напругу в проводі при зміні температури і питомого навантаження:

σ_x - =,

де σ-напруга при визначеній температурі t і питомому навантаженню γ;

σ_x - те ж при змінній температурі t_x і питомому навантаженню γ_x; ά— температурний коефіцієнт лінійного розширення матеріалу проводу; l— довжина проводу.

Це рівняння кубічне відносно σ_x; воно вирішується шляхом підбору коренів на логарифмічній лінійці. Для цього рівняння приводиться до виду:

σ_x—B/= A чи (σ_x – A) = B.

Це рівняння іноді називають рівнянням стану проводу в прольоті. Знаючи напругу проводу σ при питомому навантаженні γ і температурі повітря t по рівнянню, можливо визначити напругу в проводі σ_x при питомому навантаженні γ_x і температурі t_x.

Звичайно при розрахунках за вихідну приймають температуру —40°С, при цьому за вихідну напругу в проводі приймають (при відсутності вітру й ожеледі) для сталевих проводів 16,5 кг/мм², а для мідних 18,7 кг/мм². Це дозволяє при різній питомій вазі матеріалу проводу, тобто при різному питомому навантаженні γ₁ підвішувати провода з різного матеріалу з однаковою стрілою прогину, що необхідно для зменшення взаємних впливів між ланцюгами від конструктивних неоднорідностей. Напруга в проводі при ожеледі з вітром звичайно буває більше, ніж при температурі —40°С без ожеледі і вітру. Тому при розрахунку визначають σ₇ не допускаючи його вище граничного розрахункового значення.

Таким чином, порядок розрахунку проводу зводиться до наступного: спочатку варто визначити питомі навантаження, потім, вибираючи в залежності від матеріалу провода вихідну напругу при —40°С, обчислити по вище приведеній формулі, напругу при ожеледі з вітром σ₇, переконуючись в тім, що воно не перевершує гранично припустимого значення.

Після чого знайти напругу в проводі при відсутності ожеледі з вітром при різних негативних і позитивних температурах; по знайдених напругах, визначити стріли прогину для різних температур і скласти таблиці і графіки (мал. 28.22) монтажних стріл прогину. Цими даними користуються при підвісці проводу.

Рис.28.22. Графік монтажних стріл прогину

Розрахунок проміжних опор. Проміжні опори розраховуються на згинальний момент від бічної дії сили вітру на провода й опору. Крім того, на опору діє згинальний момент від вертикального навантаження. У ожеледних районах при розрахунку сил, що діють на опору, враховується наявність ожеледі на проводах.

Небезпечний переріз, тобто перетин, у якому діє найбільша напруга, у проміжній опорі приймається на рівні землі.

Дерев'яні стовпи звичайно мають форму усіченого конуса. Для визначення діаметра стовпа в будь-якому його перетині при розрахунках стовпів користуються величиною стоку, що приймається рівною 1 см на 1 м довжини колоди.

Проміжна опора сприймає навантаження від тиску вітру на проводи з боку двох половин прольотів, тому тиск вітру на проводи, Н,

P₁ = 9,8 qcknl,

де q₀ — швидкісний напір вітру, кгс/м²; N — число проводів; d_i — діаметр 1-го проводу, мм; при ожеледі враховується діаметр зледенілого проводу; l-довжина прольоту, м; c, k_доп і n — коефіцієнти відповідно аеродинамічний, нерівномірності і перевантаження.

Тиск вітру на опору, Н,

P₂= 9,8qck()nH,

де D_B — діаметр опори у вершині, м; D_з — діаметр опори в поверхні землі, м; H₀-висота стовпа над поверхнею землі, м.

Крім висоти H, враховується також глибина закопки опори (при коловому профілі дорівнює приблизно 1/4 і при траверсному 1/3 надземної висоти опори). Отриману в такий спосіб загальну довжину округляють до стандартного розміру і вибирають потрібну довжину стовпа.

Діаметр стовпа у вершині, виходячи з отриманої довжини стовпа, попередньо вибирають стандартним, а потім роблять перевірочний розрахунок.

Згинальний момент від тиску вітру на проводи, Н · м,

M₁ = P₁H_c

де Н_c — відстань від поверхні землі до місця прикладення рівнодіючої сили від тиску вітру на провода, м.

Згинальний момент від тиску вітру на опору, Н · м,

M₂ = P₂

Сумарний згинальний момент від дії горизонтальних сил, Н · м,

М=М₁+М₂.

Напруга в небезпечному перерізі, кг/див²,

σ = 1,05

де W-момент опору поперечного переріза стовпа прит поверхні землі для циліндра,

W = D/32.

Коефіцієнт 1,05 враховує збільшення напруги від дії вертикальних сил — від маси проводів і арматури.

За умовою міцності σ<σ, де σ— допустиме напруження при вигині. Розрахунковий опір для сосни і ялини приймається рівним 130 кг/см², для кедру—0,9 від розрахункового опору сосни, а для ялиці — 0,8.

Для перевірки глибини закопки опори використовуємо діаграму розподілу сил, що діють на ґрунт уздовж заритої частини стовпа (мал. 28.23).

Рис.28.23. До розрахунку глибини закопки опори.

Заміняючи всі реакції сил, діючих на ґрунт, що розподілені по довжині заритої частини стовпа двома результуючими силами R, одержимо пари сил із плечем h₃, що врівноважує результуючий згинальний момент M від зовнішніх сил:

М= hR.

З трикутника АОБ одержуємо, що R = 0,5h₃/2P₁

Тоді рівняння запишеться у вигляді М=hP₁/_σ , звідки h₃ =

При циліндричній формі стовпа приймають P₁ = 0,7 D₃σ_гр , тоді одержимо

h=

де D₃ — діаметр опори при поверхні землі; 0,7 — коефіцієнт, що враховує циліндричну форму опори;

σ_гр допустима напруга ґрунту на стиснення, що залежить від типу ґрунту; наприклад, для вологого піску, супіску, суглинку σ_гр=2,5 кг/см².

Застосування залізобетонних опор. Залізобетон являє собою сполучення двох матеріалів - сталі і бетону, що працюють після затвердіння як одне ціле. Так як опір бетону на розтягнення значно менший, ніж тиску, то сталева арматура, залита в бетоні, чинить опір розтягуючим напругам. У залізобетонних конструкціях маються зони, у яких діє розтягуюче чи стискаюче зусилля. Зони дії цих зусиль в опорах повітряних ліній можуть мінятися місцями, тому арматура в них встановлюється симетрично, так щоб при будь-якому передбачуваному напрямку дії сил вона сприймала розтягуючі напруги.

Для збільшення зчеплення сталевої арматури з бетоном застосовують стрижні періодичного профілю, тобто стрижні з виступами і западинами. На кінцях круглих стрижнів гладкого профілю роблять гаки.

Встановлювана в стовпах арматура поділяється на подовжню та поперечну. Подовжня арматура складається з ряду стрижнів, покладених уздовж стовпа, і сприймає розтгуючі зусилля. Поперечна арматура сприймає зусилля, що виникає в перетині від поперечної сили, і запобігає подовжні стрижні від випирання при стиску. Вязані каркаси як поперечну арматуру мають хомути, а зварювальні — поперечні стрижні.

Розрахункові сили і згинальні моменти для залізобетонних опор визначаються, по вищенаведених формулах.

По отриманому згинальному моменті, по таблицях, приведеним у розд.2, вибираються тип і розміри опори.

У звичайному залізобетоні розтягуючі напруги, що розвиваються в бетоні, викликають тріщини. Для усунення цього недоліку застосовують залізобетонні конструкції з попередньо напруженою арматурою шляхом розтягання останньої. Завдяки цьому бетон у готовій конструкції знаходиться під постійним тиском, тому що попередньо розтягнута арматура прагне скоротитися, і тим самим передає стискальні зусилля на бетон.

+При виготовленні попередньо напруженого залізобетону менше витрачається бетону й арматурної сталі. Тому опори з попередньо напруженою арматурою набули широкого застосування на практиці.