电气化铁路接触网支柱及基础的选型探讨

1、电气化铁路接触网支柱及基础的选型探讨电气化铁路接触网支柱及基础的选型探讨电气化铁路接触网支柱及基础的选型探讨刘莉蓉李朝阳阙明摘要本文介绍了接触网支柱,基础的种类,用途,分析了采用不同支柱,基础的特点及投资情况,提出了电气化铁路在不同运营速度情况下支柱,基础的的选型建议.关键词电气化铁路支柱及基础探讨1概述电气化铁路接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车提供电能的特殊形式的输电线路.接触网支柱是作为接触网系统的重要组成部分,是接触网中最基本,应用最广泛的支撑设备,用来承受接触悬挂与支持设备的负荷.随着铁路事业的发展,运营速度的提高,对接触网支柱的选用不光在安全,可靠方面,同时在经济,美观方面的要求

2、也越来越高,另外考虑环境效果,还要兼顾相关专业的设计(如路基,房建,信号等)及基础的选用.2支柱情况2.1支柱分类接触网支柱按其在接触网中的作用可分为中间支柱,转换支柱,中心支柱,锚柱,定位支柱,道岔支柱,软横跨支柱,硬横跨支柱及桥梁支柱等几种.按其使用材质分为钢筋混凝土支柱和钢支柱两大类.钢筋混凝土支柱主要有环形等径预应力混凝土柱和横腹式预应力混凝土柱;钢柱主要有格构式钢柱,H型钢柱和圆钢管柱.2.2支柱性能分析(1)环形等径预应力混凝土柱具有刚度大,受力无方向性,运营无维修等优点,存在生产周期长,重量大,运输不方便等缺点.(2)横腹式预应力混凝土柱其优点是价钱低于环形等径预应力混凝土柱,同

3、时在安装或维修时攀登较方便.缺点是受力有方向性,制造困难,对路基断面的影响较大等.(3)管形等径钢管柱具有受力无方向性,制造周期短,重量轻等优点,但需要采取一定措施防止腕臂底座下滑.(4)H型钢柱其优点是加工方便,制造周期短,重量轻,运输方便,柱身截面尺寸较小,同等容量和高度的H型钢柱造价低于管形钢柱.缺点是受力有方向性,其扭转刚度较小,对于有抗扭要求的转换柱,锚柱等要有相应措施.(5)格构式钢柱以角钢焊成架结构,具有支柱较轻,强度高,抗碰撞,安装运输方便等优点.缺点是受力有方向性,对路基断面的影响较大等.一韭'i一一1_J.踉-川:17u芝础鬻连三图1杯形基础示意图3基础形式基础类型

4、取决于土壤的性质,施工方法和支柱的设计.在目前的设计中基础形式主要有:采用横卧板,底板的直埋,杯型基础,钻孔桩基础,管桩(钢管桩或混凝土管桩)基础.在客专,时8科学技术通讯总第137期2008.6电气化铁路接触网支柱及基础的选型探讨速200km及以上的客货共线铁路路基上,接触网基础应与路基同步修建,避免二次开挖造成路基面和基床的破坏,并不得损坏和危及路基的稳固与安全.3.1基础设计方案,示意图(1)杯形基础基础尺寸:1500m(垂直线路方向)×1200m(顺线路方向),要求路基宽度较大(见图1)(2)钻孔桩基础(见图2)图2钻子L桩基础图图3钻子L桩基础示意图钻孔桩直径700mm,基

5、础帽为800mm.(3)管桩基础混凝土管桩基础:图4管桩基础图片,cIh.图5管桩基础示意图采用管桩基础会节约工期;由于不需要基础开挖和护坡的施工,从而有利的保护了现场的植被,保护了自然环境;并能使接触网支柱与路基之间通过管桩更有效可靠的连接成整体.但是目前现场采用情况较少.4路基情况(轨道类型为有砟轨道见表1)路基宽度选用表表1单线(m)双线(m)线路中心距设计最高速度线间距(m)硬质岩石路肩边沿距(km/h)路堤路堑路堤土质路堑路堑'离(m)300<v<3505.0888813813.813.84.4200<v250468.28.21301

6、3013.04.22004.4777.712.112-312.138516O427.77711911.91193.85120<v<16040777711.711.71173.85科学技术通讯总第138期2008.69电气化铁路接触网支柱及基础的选型探讨5支柱选用分析篆制面是由于接触网支柱侧面埋设有电缆沟,考虑路支柱选用分析表表2基础埋深线路中心距支柱基经济分析序号组合类型础田野侧外沿距离优点缺点(m)(元/个)(m)横腹杆1700+8001.造价便宜;对路基结构破坏133.8大;+直埋=25O02.施工,维护方便.横腹杆1700+14001.造价便宜;对电缆槽布置干

7、22.64.2+杯型基础=31002.施工,维护方便.扰大.圆杆2700+14001.整齐美观,受力好.对电缆槽布置32.64.O5+杯型基础=41002.施工方便.有一定影响.1.对路基结构破坏1.造价较高:圆杆(带法兰盘)3300+3700小:43.54.53.72.目前钻孔设备+钻孔桩基础=70002.对路肩墙及电缆槽较少.布置干扰小.1.对路基结构破坏1.造价较高;圆杆(带法兰盘)3300+3200小;53.54.53.72.目前使用较+管桩基础=65002.对路肩墙及电缆槽布置干扰小.少.1.对路基结构破坏1.造价较高;H型钢9155+3700小;63.54.53.72.目前钻孔设备

8、+钻孔桩基础=128552.对路肩墙及电缆槽较少.布置干扰小.注:侧面限界为3.1m.具体分析:即将颁布的铁路路基电缆沟槽通用参考图和客运专线声屏障通用参考图,均适用于设计时速200km/h及以上铁路,根据参考图示:接触网在路基上的布置均以圆形支柱(0.4m)+钻孔桩基础(0.80m)组合为基础进行设计.根据铁路路基电缆沟槽通用参考图,今后路基面均应严格按照规范要求和参考图布置,这样对接触网的支柱和基础的选用带来了限制.5.1采用杯形基础,要满足立柱要求,有以下选择:(1)路基面加宽采用横腹杆支柱时路基加宽值约为1.0m(与采用钻孔桩基础相比),根据路基资料,路基增加投资约32万元/km.采用

9、圆支柱时路基加宽值约为0.7m,这样路基增加投资约22.4万元/km.l0(2)电缆槽拐弯每隔约50m的距离,电缆槽在接触网支柱位置拐弯.此时路基局部加宽,但是路基显示不太美观.(3)采用特殊的杯形基础(带缺口适用电缆沟槽型)该方式可基本适应路基上电缆槽的要求,但接触网专业需根据线路情况增加基础埋深.此时若采用圆支柱,则比采用横腹杆支柱投资增加4万元/km,路基可不加宽.采用横腹杆支柱路基加宽值约为1.00.64(杯基切角)=0.36m,则路基专业投资增加约11.5万元/K1TI5.2若采用钻孔桩基础,可以满足铁路路基电缆沟槽通用参考图要求,路基不加宽,但接触网专业圆形支柱+钻孔桩基础比横腹杆

10、支柱+杯型基础增加投资15.6万元/krn;比圆形支柱+杯型基础增加投资约11.6万元/krn.科学技术通讯总第138期2008.6电气化铁路接触网支柱及基础的选型探讨6综合分析建议(见表3)支柱选用建议表表3线路速度目序号悬挂基础类型支柱配合连接施工阶段施工方式标(km/h)1直埋基础160及以下横腹式混凝土支柱直埋电气化同期施工人工,机械开挖回填横腹杆用杯型2200,160横腹式混凝土支柱插入式路基同期施工预制基础圆杆用杯型基3250及以下等径混凝土支柱插入式路基同期施工预制础H型钢柱,等径钢管4钻孔桩基础350,250法兰螺栓路基同期施工螺旋钻成孔现浇柱路基同期或电气化同用锤击法,振动法,静压5管桩基础350,250H型钢柱,等径钢柱法兰螺栓法打入或螺旋钻成孔埋期入350,250,与箱梁一起一次浇注成6桥梁预留基础H型钢柱,等径钢柱法兰螺栓箱梁同期施工200形打孔埋设螺栓,后置化学桥墩同期或电气化同墩帽内预埋或机械打孔7桥墩基础160及以下格构式钢柱锚