2 防舞装置安装重量计算
防舞装置安装重量应大于导线舞动时冰和风的合力。设防舞装置重量为WF,导线冰荷载为WB,直径为D,导线风荷载为Wv tanθ。当攻角8=45°时,Wvtanθ=Wv,冰和风的合力对导线产生的扭矩为:
M=(WB-Wv)D/2(1)
由式(1)可知,无冰时M<0,导线没有扭转,难以发生舞动;风速很大时,Wv>WB,M<0,导线没有扭转,难以发生舞动。这也解释了虽然线路每年都会遇到覆冰有风情况,但是只有在M>0时才可能发生舞动,舞动并非每年都发生。防舞装置的安装重量应能抵消冰和风的合力矩,其关系式为:
WFD/2=(WB-Wv)D/2
即
WF=WB-WV
舞动覆冰为5mm,舞动风速为10m/s时,防舞装置安装重量与导线自重的比例关系式为:
式中,r2(5)为导线覆冰比载;r5(5、10)为导线覆冰风荷比载;r1为导线自重比载。
张潘马黄河大跨越工程导线采用JLHAI/G4A-900/240型特强钢芯铝合金绞线。根据式(2)计算可知,张潘马黄河大跨越工程防舞装置安装重量为导线自重的6.58%。
3 防舞装置对导线架线的影响
加装防舞装置可等效为增加导线自身重量或年平均工况下覆冰厚度。下面分析这两种情况,得出相应的导线安全系数和平均运行张力。
(1)等效自身重量。张潘马黄河大跨越工程加装防舞装置后,防舞装置作为导线的一部分,即导线自重加大。防舞装置配重为导线重量的6.5800,加装防舞装置前导线自重为42. 908kN/m,加装防舞装置后导线自重为 45. 731kN/m。
(2)等效覆冰厚度。张潘马黄河大跨越工程加装防舞装置后,防舞装置作为导线常年有覆冰情况,即年平均工况下有一定覆冰。防舞装置配重为导线重量的6. 58%,将防舞装置重量折算成冰厚为2. 20mm,即加防舞装置相当于年平均工况下增加覆冰2. 20mm。
经计算分析,张潘马黄河大跨越导线年平均运行应力取导线破坏应力的25%(135. 84MPa),安全系数取2.5时,导线应力由年平均气温控制,即只要导线的年平均运行应力控制在135. 84MPa以下,加装防舞装置对导线安全运行无影响。
加装防舞装置前导线年平均运行应力计算结果见表1,两种等效算法误差不大,代表档距在400~1 000m,年平均运行应力取23. 7%破坏应力即可满足要求。
加装防舞装置后弧垂变化计算结果见表2。档距在400~1 000m,加装防舞装置后弧垂增加值小于0. 4m,防舞装置高度取0. 5m,故只需考虑1m裕度,弧垂增大就不会影响各类安全距离。
综上所述,张潘马黄河大跨越导线年平均运行应力取导线破坏应力的23.7%(128. 94MPa),安全系数取2.5,并考虑1m裕度的情况下,导线能安全运行,对地距离也满足要求。
4 结束语
鉴于张潘马黄河大跨越位于易发生舞动敏感地段,按2级舞动区设防,线路考虑采取线夹回转式间隔棒加双摆防舞器抑制舞动。张潘马黄河大跨越防舞装置安装重量计算值为导线重量的6. 58%,导线年平均运行应力取导线破坏应力的23. 7%(128. 94MPa),安全系数取2. 5,并考虑1m裕度的情况下,导线能安全运行,对地距离也满足要求。