ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Определение усилий в стержневых конструкциях опор из "Конструкции и механический расчет линий электропередачи " Металлические опоры представляют собой стержневые решетчатые конструкции. В настоящем параграфе даются общие сведения о расчете стержневых конструкций и рассматриваются некоторые специальные приемы, характерные для расчета только конструкций опор. Основными элементами, к расчету которых приводятся в конечном итоге расчеты всех стальных опор, являются решетчатая пространственная консоль, защемленная нижним концом, и решетчатая консольная балка на двух опорах. Для определения усилий в стержнях стальных опор достаточно рассмотреть расчет этих двух элементов. [c.166] Опоры представляют собой пространственные системы, нагруженные при эксплуатации силами, действующими в пространстве. Опоры и их элементы в большинстве случаев имеют призматическую форму или форму обелисков с малыми углами наклона граней (и следовательно, поясов) к продольной оси. В таких случаях расчет пространственных конструкций может производиться путем разложения нагрузок на составляющие, действующие в плоскости граней, и сводится к расчету плоских ферм. Усилия в поясах при этом представляют собой алгебраическую сумму совместных усилий в поясах смежных плоских ферм. При расчете элементов опор на кручение крутящий момент также раскладывается на пары сил, действующих в плоскости граней. [c.166] Стержневой плоской фермой называется система, образованная прямолинейными стержнями, соединенными друг с другом в определенной последовательности шарнирами, расположенными по концам стержней. Шарниры считаются идеальными (т. е. не имеющими трения), а оси стержней — проходящими через центры шарниров. При соединении стержней такими шарнирами и воздействии нагрузок, приложенных в узлах, в стержнях возникают только осевые усилия — растягивающие или сжимающие. [c.166] Если Сс2У — 3, то это значит, что в ферме не хватает стержней и она представляет собой механизм, т. е. изменяема. Равенство С = 2У—3 — это необходимое условие неизменяемости простейшей фермы. [c.167] Плоские фермы конструкций стальных опор линий электропередачи, как правило, являются простейшими фермами или образованными наложением двух простейших ферм друг на друга. [c.167] При расчете опор методом разложения на плоские фермы расчет их закрепления на фундаментах сводится к расчету закрепления плоских ферм. Чтобы закрепить на фундаменте грань опоры, представляющую собой геометрически неизменяемую плоскую ферму, надо присоединить ее к фундаменту тремя стержнями. Для этого обычно используются два узла фермы, причем два стержня присоединяются к одному узлу, а третий — ко второму. Присоединение узла А двумя стержнями (рис. 7-32) исключает возможность поступательного перемещения грани, не устраняя ее вращения вокруг центра узла А. Если, кроме того, присоединить узел Б одним стержнем, то вращение (положение I) становится невозможным, и грань будет закреплена на фундаменте. [c.167] Первый случай — оси всех трех стержней, с помощью которых закрепляется ферма, пересекаются в одной точке. В этом случае ферма может поворачиваться вокруг мгновенного центра — точки пересечения осей закрепляющих стержней. Действительно, если третий стержень расположим так, как показано на рис. 7-32 штрихами, то ферма получит возможность поворота на малый угол Аа вокруг точки А (положение II). [c.167] Второй случай — ферма соединена с фундаментом тремя параллельными стержнями. Такое закрепление допускает значительные перемещения фермы, поскольку точка пересечения осей трех параллельных стержней расположена в бесконечности. [c.168] Плоские фермы, имеющие три связи с фундаментом и отвечающие условиям жесткого закрепления, называются внешне статически определимыми. Если отбросить опорные связи и заменить их действие силами, равными по значению усилиям, возникающим в этих связях при действии внешней нагрузки, то равновесие фермы не нарушится и мы получим ферму, находящуюся в равновесии под действием внешних сил и трех неизвестных усилий в отброшенных связях — так называемых реакций связей. [c.168] Таким образом, в простейшей неизменяемой ферме с числом узлов У и тремя опорными связями общее число неизвестных усилий определяется числом усилий в стержнях фермы (С = 2У—3) и тремя реакциями опорных стержней и будет равно 2У — 3 + + 3 = 2У. [c.168] Таким образом, для всей фермы можно составить 2У уравнений, в которые войдут внешние силы и реакции отброшенных связей с фундаментом. Так как число неизвестных в данном случае равно числу уравнений, то задача расчета фермы решается с помощью уравнений статики. При составлении необходимых 2У уравнений нужно следить за тем, чтобы эти уравнения были независимыми, т. е. ни одно из них не являлось бы следствием других. [c.168] Если число связей, соединяющих ферму с фундаментом, больше трех, то уравнений (7-3) становится недостаточно такая ферма называется внешне статически неопределимой, и для определения реакций связей требуются дополнительные условия по числу лишних связей. Когда имеет место один из двух исключительных случаев, рассмотренных выше, то в зависимости от направления равнодействующей внешних сил уравнения (7-3) дадут либо неопределенные, либо бесконечно большие значения неизвестных реакций Я или же этих уравнений окажется недостаточно для определения реакций опор. Ввиду того что при закреплении опор такие случаи практически не встречаются, они подробно здесь не рассматриваются. [c.169] Отсутствие такой подготовки к расчету может привести расчетчика к ряду недоразумений. [c.169] Как указывалось выше, плоские фермы, образующие грани стоек свободностоящих опор линий электропередачи, являются консольными фермами, закрепленными одним концом. Исключение составляют грани траверс портальных опор, представляющих собой консольно-балочные фермы. Как правило, грани конструкций опор имеют одинаково наклоненные к оси пояса, т. е. расположение поясов симметрично. [c.169] Все эти системы решеток могут быть образованы путем присоединения к основному треугольнику последующих узлов с помощью двух стержней, т., е. являются простейшими системами. В перекрестной статически определимой решетке должен быть только один горизонтальный стержень — нижний или верхний (на рис. 7-33, в показан нижний). [c.169] Плоские фермы, образующие пространственную систему опор линий электропередачи, крепятся двумя связями в каждом из двух опорных узлов, т. е. всегда имеется одна лишняя связь. В настоящей главе рассматривается расчет закрепления плоской фермы только тремя связями, показанными на рис. 7-33. [c.170] В общем случае поперечные нагрузки могут иметь различные направления и для удобства расчета обычно приводятся к двум свставляющим, действующим во взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостях, одна из которых ориентирована поперек линии (для угловых опор по биссектрисе внутреннего угла поворота линии). [c.170] При расчете стержневых систем предполагается, что все нагрузки, действующие на систему, приложены в ее узлах. Если в действительности нагрузка приложена к стержню между узлами, то такой стержень, изгибаясь, передаст нагрузку в узлы и вся система будет работать как нагруженная в узлах, за исключением самого изгибаемого стержня, который будет работать на сжатие и изгиб и должен рассчитываться как сжато-изогнутый. [c.170] Вертикальные сосредоточенные и распределенные нагрузки на опору создают также дополнительный изгибающий момент. Этот момент вызывает дополнительные усилия в раскосах и поясах опоры. Что касается вертикальной сжимающей нагрузки, то вследствие относительно малого наклона поясов к вертикали можно считать, что она создает усилия только в поясах. [c.171] Вернуться к основной статье