Перерасчет опор ВЛ и порталов ОРУ производится на нагрузки нормальных и аварийных режимов работы в соответствии с пп. 2.5.88 — 2.5.94 ПУЭ.
Промежуточные прямые опоры рассчитываются на условия, приведенные ниже.
- Нормальный режим. Провода и тросы не оборваны, гололеда нет, ветер максимальной скорости, направлен перпендикулярно к линии, температура t——5 °С.
- 1а. Нормальный режим. Провода и тросы не оборваны, гололеда нет, ветер максимальной скорости, направлен под углом 45° к линии, температура t =—5 °С.
- Нормальный режим. Провода и трос не оборванны, покрыты гололедом, скорость ветра равна 50 % максимальной (скоростной напор 0,25 максимального). В III, IV и в особо гололедных районах скорость ветра следует принимать не менее 15 м/с, скоростной напор — не менее 140 МПа. Температура t=—5 °С.
- Аварийный режим для промежуточных опор с подвесными изоляторами. Оборван провод (или провода) одной фазы, тросы не оборваны, гололеда и ветра нет. В расчете считают оборванными поочередно все провода, при этом анализируют наибольшее усилие в рассматриваемых элементах. Среднеэксплуатационная температура.
- Аварийный режим. Оборван один трос при тяжении, равном половине максимального, провода не оборваны, гололеда и ветра нет, среднеэксплуатационная температура.
Таким образом, промежуточные опоры в общей сложности рассчитывают на 8 нагружений, с учетом воздействия ветра на опору как слева, так и справа.
Схемы нагрузок на промежуточную одноцепную опору приведены на рис. 13.
Промежуточные угловые опоры в нормальном режиме помимо давления ветра на провода и опору воспринимают нагрузку от равнодействующей тяжения проводов и тросов Р = 2Т sin (а/2) (см. рис. 14), которая добавляется к давлению ветра на провод. Расчет промежуточных угловых опор для нормального режима производится по тем же двум схемам, что и промежуточных опор, при отсутствии и наличии гололеда, причем направление ветра принимается по биссектрисе внутреннего угла поворота линии. Расчет промежуточных угловых опор по аварийному режиму производится на те же нагрузки, что и промежуточных опор (см. рис. 13). При этом необходимо рассматривать наиболее неблагоприятный из двух случаев, соответствующих предельным значениям угла поворота, на которые рассчитывается данная опора.
Рис. 13. Схемы нагрузок на промежуточную опору при режимах работы: а — нормальном; б — аварийном ( соответственно вертикальные составляющие усилия от веса троса, провода, гирлянды изоляторов и гололеда на проводах (тросах); WT, Wn — горизонтальные составляющие усилия, вызванные ветровым давлением натрое и привод, соответственно; Тп.Тт— горизонтальные составляющие тяжения провода и троса, соответственно, расположенные в плоскости перпендикулярной к оси траверсы, возникающие при обрыве в одном из смежных с опорой пролетов; Qn — вертикальная составляющая усилия от веса провода в уцелевшем смежном с опорой пролете)
При наименьшем угле поворота линии неуравновешенная составляющая тяжения оборванного провода, перпендикулярная к траверсе, Тп cos (а/2) достигает максимального значения (при а = О значение Тп cos (а/2) = Тп и на опору действует наибольший крутящий момент. При наибольшем угле поворота составляющая Tn cos (а/2) уменьшается, но зато увеличивается составляющая Tn sin (а/2), а также составляющие 2Тп sin (а/2) в точках крепления гирлянд всех остальных проводов и тросов. Очевидно, что для грани ствола стальной опоры, перпендикулярной к оси траверсы, расчетным будет первый случай, а для грани параллельной оси траверсы, как правило, второй (при наибольшем значении угла а).
Тяжение в необорванных проводах Т, зависящее от нагрузки и от температуры, определяется из механического расчета провода по соответствующим режимам.
Анкерные опоры, предназначенные для установки на прямых участках трассы, в нормальном режиме рассчитываются так же, как и промежуточные опоры: на давление ветра максимальной скорости при отсутствии гололеда и на ветровое давление при гололеде. Тяжения проводов, закрепленных с обеих сторон анкерной опоры в натяжных гирляндах, могут быть различными (в зависимости от условий работы проводов на участках, ограничиваемых анкерными опорами). Поэтому анкерная опора может воспринимать разности тяжений в проводах и тросах АТп и АТт, что и учитывается в расчете (рис. 14, а).
Рис. 14. Схемы нагрузок на анкерную, анкерно-угловую и концевую опоры:
а — нормальный режим работы анкерной опоры: б — аварийный режим анкерной опоры: в — нормальный режим анкерно-угловой опоры: г — нормальный режим концевой опоры при разности тяжений проводов и тросов в смежных с опорой пролетах; Р — равнодействующая горизонтальных составляющих тяжения проводов (тросов) при повороте линии: см. рис. 13.)
В ПУЭ требования к расчету нормальных опор анкерного типа в аварийном режиме (рис. 14, б) дифференцированы в зависимости от марок проводов, подвешиваемых на линии.
Опоры линий со стале-алюминиевыми проводами сечением 185 мм2 и выше рассчитываются на обрыв проводов только одной фазы, тросы при этом считаются необорванными.
Для анкерных опор с алюминиевыми проводами всех сечений, стальными проводами ПС и ПМС всех сечений и стале-алюминиевыми проводами сечением до 150 мм2 расчет по аварийному режиму проводится для следующих условий: оборваны провода двух фаз одного пролета при любом числе цепей на опоре, тросы не оборваны (анкерные нормальные опоры); оборваны провода одной фазы одного пролета при любом числе цепей на опоре, тросы не оборваны (анкерные облегченные опоры).
Анкерно-угловые опоры рассматривают при следующих условиях:
- нормальный режим. Провода и тросы не оборваны, гололеда нет, ветер максимальной скорости, направлен перпендикулярно к линии, температура t =—5 °С;
- нормальный режим. Провода и трос не оборваны, покрыты гололедом, скорость ветра равна 50 % максимальной (скоростной напор 0,25 максимального). В III, IV и в особо гололедных районах скорость ветра следует принимать не менее 15 м/с, скоростной напор — не менее (140 МПа). Температура t=—5 °С. Анкерные опоры и промежуточные угловые опоры рассчитываются также на условия низшей температуры без ветра, если тяжение проводов или тросов в этом режиме больше, чем в режиме наибольших нагрузок;
- аварийный режим. Оборван провод (или провода) одной фазы, тросы не оборваны, режим гололеда. В расчете считают оборванными поочередно все провода, при этом анализируют наибольшее усилие в рассматриваемых элементах. Температура t=—5 °С;
- аварийный режим. Оборван один трос, провода не оборваны, режим гололеда, температура t =—5 °С.
Все опоры анкерного типа в случае реконструкции линии проверяются на следующие монтажные условия:
- в одном из пролетов при любом числе цепей на опоре смонтирована лишь одна цепь, тросы не смонтированы;
- в одном из пролетов на опоре смонтированы тросы, провода на опоре не смонтированы.
При проверке на эти условия можно в случае необходимости предусматривать временное усиление отдельных элементов опор и установку оттяжек.
Концевые опоры при нормальном режиме проверяются на полное одностороннее тяжение всех проводов и тросов (провода и тросы со стороны подстанции или пролета, смежного с большим переходом, не смонтированы). Расчет производится по обычным схемам нормального режима: 1) гололед отсутствует, ветер максимальной скорости, температура t =—5 °С; 2) гололед, ветер, соответствующий гололеду.
При аварийном режиме концевые опоры рассчитываются на следующие условия: 1) остались необорванными провода двух фаз, тросы не оборваны, гололед, ветра нет, температура t =—5 °С;
- остался необорванным один трос, провода не оборваны, гололед, ветра нет, температура t =—5 °С.
Нагрузки анкерных и концевых опор от проводов и тросов в аварийном режиме принимаются равными тяжению проводов или тросов в режиме низшей температуры, если тяжение в последнем режиме больше, чем при гололеде без ветра.
В расчетах промежуточных опор больших переходов для аварийного режима в случае подвески проводов в глухих зажимах нормативная нагрузка принимается равной редуцированному тяжению, возникающему при обрыве провода в режиме гололеда без ветра. При подвеске проводов и тросов на роликах условная нагрузка по аварийному режиму, направленная вдоль линии, принимается в зависимости от числа проводов в фазе: при одном проводе — 20 кН, при двух — 35 кН, при трех и более — 50 кН.
Одноцепные промежуточные опоры больших переходов рассчитывают на обрыв провода или проводов одной фазы, а двухцепные — на обрыв проводов двух фаз, при обрыве которых усилия в рассчитываемых элементах опоры получаются наибольшими. При этом тросы считаются необорванными.
Нормативная нагрузка на промежуточные опоры больших переходов от троса, закрепленного в глухом зажиме, принимается равной наибольшему тяжению троса. Провода считаются необорванными.
Одноцепные анкерные опоры больших переходов со стале-алюминиевыми проводами сечением 185 мм2 и более, а также со стальными канатами типа ТК всех сечений, используемыми в качестве проводов, рассчитываются на обрыв провода или проводов одной фазы. Одноцепные анкерные опоры больших переходов со стале-алюминиевыми проводами до 150 мм2, а также все двухцепные анкерные опоры с проводами любого сечения рассчитываются на обрыв проводов двух фаз. Тросы считаются необорванными.
Нормативная нагрузка на анкерные опоры больших переходов от троса принимается равной наибольшему тяжению троса при необорванных проводах.
При определении усилий в элементах переходных опор учитываются те условные нагрузки или неуравновешенные тяжения, возникающие при обрывах проводов или тросов, при которых эти усилия имеют наибольшие значения.
Ячейковые и шинные порталы открытых распределительных устройств согласно п. 4.2.52 ПУЭ рассчитываются в зависимости от вида приложенной нагрузки как промежуточные или концевые опоры ВЛ при следующих режимах.
- Нормальный режим. Провода и тросы не оборваны, гололеда нет, ветер максимальной скорости, направлен вдоль траверсы портала, температура t =—5 °С.
- Нормальный режим. Провода и тросы не оборваны, покрыты гололедом, скорость ветра равна 50 % максимальной (скоростной напор 0,25 максимального), температура t =—5 °С.
Порталы ОРУ рассчитываются также при нормальном режиме для условий низшей температуры без ветра, если тяжение проводов или тросов в этом режиме больше, чем в режиме наибольших нагрузок.
Расчет порталов на аварийный режим не производится.
Рис. 15. Схемы нагрузок на порталы ОРУ при нормальном режиме работы: а - ячейковый линейный портал при расчете на одностороннее тяжение проводов и тросов ВЛ; б — ячейковый портал при расчете на одностороннее тяжение ошиновки подстанции; в — ячейковый линейный портал при расчете на двухстороннее тяжение проводов, тросов ВЛ и ошиновки подстанции; г — шннный концевой портал; д—шинный промежуточный портал — соответственно вертикальные составляющие усилия от веса проводов ВЛ. ошнновки подстанции и гирлянд изоляторов, веса тросов ВЛ и веса высокочастотного заградителя с гирляндой; — то же от веса гололедной нагрузки на провода и тросы ВЛ и ошнновки подстанции; горизонтальные составляющие усилия, вызванные ветровым давлением на тросы и провода ВЛ, ошнновку подстанции и высокочастотный заградитель, соответственно; — горизонтальные составляющие тяжения проводов и тросов ВЛ и ошиновки подстанции, соответственно, расположенные в плоскости, перпендикулярной к оси траверсы портала, — дополнительные вертикальные составляющие от веса человека с инструментом и монтажными приспособлениями (см. ПУЭ п. 4.2.46 (26))
Схемы нагрузок на порталы ОРУ приведены на рис. 15. Перерасчет заключается определении усилий во всех стержнях опоры ВЛ или портала ОРУ для количества загружений, определенного в зависимости от расчетных условий.
Усилия в элементах конструкций вычисляются с помощью стандартных методов строительной механики. Для этого используют различные пакеты прикладных программ (LIRA, POLYFEM, PROKRUST, SELENA и т. п.).
