考虑列车风作用接触网硬横跨结构综合响应分析

摘要

接触网硬横跨体系是近几年在铁路上尤其在铁路站场多股道上广泛应用的一种接触网结构体系形式，又称为门型架空刚性接触网或硬横梁体系。该结构主要由门式钢桁架与承力索组成，还有一些附属设施，如绝缘子、腕臂、吊柱等。我国在接触网硬横跨领域的研究起步较晚，对其研究和使用还相对落后，因此进行系统的研究其工作性能，更好的发挥其优越性，意义重大。
　　 随着列车运营时速的不断提升，很多原本在低速时可以忽略的现象，将变得尤为突出，列车与空气之间的相互作用就是如此，列车风作用对接触网硬横跨结构的影响是其中一个重要组成部分。目前关于列车风荷载的研究大都是针对人体、桥梁以及车站等相关方面，而对于接触网硬横跨结构的研究主要在风荷载和地震作用等方面。考虑自然风与列车风的耦合作用，计及列车风对该结构的影响，目前尚未见报道。
　　 本文针对接触网硬横跨结构及列车运行的特点，探讨了列车风风速理论及设计方法，提出了适用于硬横跨结构的列车风风载计算公式。在此基础上，考虑结构体系的协同工作，建立了接触网硬横跨结构—索整体分析模型。考虑不同工况，分别进行列车风单独作用，列车风与自然风耦合作用，列车风与地震耦合作用下，结构的位移、应力响应分析。分析表明：在考虑自然风与列车风耦合作用时，硬横跨结构的部分杆件内力发生变号现象，且某些杆件内力增幅很大，应引起重视；当列车时速大于300km/h时，均应采用流线型列车，高速列车在谷口、隧道等风口处应视情况减速运行。建议在今后硬横跨结构的设计及相关规程中，将列车风荷载按本文的计算方法考虑进去，使该结构的设计更加安全可靠，经济合理。