[發明專利]高速鐵路接觸網抗風型H形鋼柱及其開孔率確定方法

無效

• 申請號: 201110225765.1
• 申請日: 2011-08-08
• 公開（公告）號: CN102409887A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 劉改紅;馬存明;孫永革;田志軍;王玉環;韓佳棟;廖海黎;栗懷廣;張學武;宋杰;鄭剛;田升平;趙瑋;宮衍圣;李晉
• 申請（專利權）人: 中鐵第一勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: E04H12/08
• 分類號: E04H12/08
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 李罡

技術領域

本發明屬于高速鐵路電氣化技術領域，具體涉及一種高速鐵路接觸網抗風型H形鋼柱及其開孔率確定方法。

背景技術

隨著高速鐵路的發展，特別是在風速較高或風期較長的風區、風口等不利環境條件下，列車運行的安全可靠性受到大風的影響程度愈加突出。

H形鋼柱作為支持高速鐵路接觸網的重要設備，截面形狀呈H形，容易發生橫風向的渦激振動和馳振。長期較大振福的渦激振動會導致鋼柱連接處的疲勞破壞、加劇接觸懸掛系統的振動；馳振會導致鋼柱的直接破壞，其抗風穩定性直接影響H形鋼柱的安全性、壽命及弓網動態受流質量。因此有必要測試高速鐵路H形鋼柱的渦激振動及馳振特性，并研究可減小渦激振動振幅和避免馳振發生的措施，設計出抗風型H形鋼柱。目前國內外尚缺乏具有高抗風穩定性能的H形鋼柱及其設計方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種抗風穩定性更好的高速鐵路接觸網抗風型H形鋼柱及其開孔率確定方法，提高接觸網系統的安全可靠性。

本發明所采用的技術方案是：

高速鐵路接觸網抗風型H形鋼柱，包含有H形鋼柱本體，由兩側相互平行的翼緣和中間與翼緣垂直的腹板組成，橫截面為“H”形，其特征在于：

所述的腹板上設置有開孔。

所述的開孔的面積占腹板總面積的17％～40％。

所述的開孔的形狀為矩形；

開孔在順鋼柱軸向方向上的孔尺寸與在垂直鋼柱軸向方向上的孔尺寸的比值為2～2.5；

開孔在垂直鋼柱軸向方向上的孔尺寸為腹板總尺寸的40％～60％；

開孔的矩形直角處所倒的圓角的半徑為20～30mm；

開孔在順鋼柱軸向方向上的孔間距為380～420mm；

開孔順鋼柱軸向方向等間距設置或非等間距設置。

如所述的高速鐵路接觸網抗風型H形鋼柱的開孔率確定方法，其特征在于：

由以下步驟實現：

步驟一：通過建立接觸網系統結構有限元模型及結構動力特性分析，得出未開孔H形鋼柱的結構振動頻率和振型；

步驟二：通過動力節段模型風洞試驗，利用直接測量法測試未開孔H形鋼柱截面的斯脫羅哈數、渦激振動鎖定風速、渦激振動振幅和馳振臨界風速；

步驟三：通過動力節段模型風洞試驗，得出H形鋼柱的腹板開孔方案，確定H形鋼柱的腹板開孔率。

所述的步驟一中，H形鋼柱的結構振動頻率和振型包括順線路方向的縱彎頻率和振型及垂直線路方向的橫彎頻率和振型。

所述的步驟二中，渦激振動及馳振包括垂直線路來風時的渦激振動、馳振以及順線路來風時的渦激振動、馳振；

所述的風速為10min平均風速。

????本發明具有以下優點：

（1）提高了H形鋼柱的抗風穩定性；

（2）在不影響H形鋼柱的承受荷載能力情況下，在腹板按一定開孔率開孔，結構設計合理；

（3）抗風型H形鋼柱可控性強，在腹板設置的開孔位置較為靈活，可結合H形鋼柱安裝預留孔的設計情況適當調整開孔位置，不會與安裝預留孔位置產生沖突；

（4）由于抗風型H形鋼柱在腹板設置了開孔，可減輕鋼柱用鋼量，降低建設成本。

（5）設計方法實用性強，可針對具體線路環境中風的風期、風速特點，設計出適用于該線路的抗風型H形鋼柱。

附圖說明

圖1為抗風型H形鋼柱的結構示意圖。

圖2為抗風型H形鋼柱的A-A截面圖。

圖3為高速鐵路接觸網抗風型H形鋼柱開孔率確定方法的操作流程圖。

圖4為接觸網系統結構有限元模型。

圖5為未開孔H形鋼柱在垂直線路來風時的風致振動曲線。

圖6為未開孔H形鋼柱在順線路來風時的風致振動曲線。

圖7為開孔率為17%的H形鋼柱在垂直線路來風時的風致振動曲線。

圖8為開孔率為17%的開孔H形鋼柱在順線路來風時的風致振動曲線。

圖中，1-翼緣，2-腹板，3-開孔。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明進行詳細的說明。