專利名稱：電氣化鐵路接觸網(wǎng)支柱專用h型鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種H型鋼，尤其是電氣化鐵路接觸網(wǎng)支柱專用H型鋼。
背景技術(shù)：
鐵路電氣化是中國鐵路發(fā)展的最終目標(biāo)。電氣化鐵路工程又稱為"四電工程"，包括"接 觸網(wǎng)"、"變電"、"信號"、"通信"，其中以接觸網(wǎng)作為鐵路電氣化工程的主構(gòu)架。接觸網(wǎng)主要
包含以下幾方面l.基礎(chǔ)構(gòu)件，如水泥支柱、鋼柱及支撐這些結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)；2.基礎(chǔ)安裝結(jié) 構(gòu)件，主要作用是連接接觸網(wǎng)導(dǎo)線和基礎(chǔ)構(gòu)件；3.接觸網(wǎng)導(dǎo)線，作用是傳輸電流給電力機(jī)車; 4.其他輔助構(gòu)件，包括回流線、附加懸掛等。
接觸網(wǎng)是沿鐵路線上空架設(shè)的向電力機(jī)車供電的特殊形式的輸電線路，主要由接觸懸 掛、支持裝置、定位裝置、支柱與基礎(chǔ)幾部分組成。其中，接觸懸掛包括接觸線、吊弦、承 力索以及連接零件。接觸懸掛通過支持裝置架設(shè)在支柱上，其功用是將從牽引變電所獲得的 電能輸送給電力機(jī)車。所述支持裝置用以支持接觸懸掛，并將其負(fù)荷傳給支柱或其它建筑物。 根據(jù)接觸網(wǎng)所在區(qū)間、站場和大型建筑物而有所不同。支持裝置包括腕臂、水平拉桿、懸式 絕緣子串，棒式絕緣子及其它建筑物的特殊支持設(shè)備。所述定位裝置包括定位管和定位器， 其功用是固定接觸線的位置，使接觸線在受電弓滑板運(yùn)行軌跡范圍內(nèi)，保證接觸線與受電弓 不脫離，并將接觸線的水平負(fù)荷傳給支柱。所述支柱與基礎(chǔ)用以承受接觸懸掛、支持和定 位裝置的全部負(fù)荷，并將接觸懸掛固定在規(guī)定的位置和高度上。我國接觸網(wǎng)中采用預(yù)應(yīng)力鋼 筋混凝土支柱和鋼柱，基礎(chǔ)是對鋼支柱而言的，即鋼支柱固定在下面的鋼筋混凝土制成的基 礎(chǔ)上，由基礎(chǔ)承受支柱傳給的全部負(fù)荷，并保證支柱的穩(wěn)定性。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土支柱與基 礎(chǔ)制成一個整體，下端直接埋入地下。
支柱是接觸網(wǎng)中最基本、應(yīng)用最廣泛的支撐設(shè)備，用來承受接觸懸掛與支持設(shè)備的負(fù)荷。 接觸網(wǎng)支柱，按其使用材質(zhì)分為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土支柱和鋼支柱兩大類。
預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土支柱，簡稱為鋼筋混凝土支柱采用高強(qiáng)度的鋼筋，在制造時預(yù)先使鋼 筋產(chǎn)生拉力，它比普通鋼筋混凝土支柱在同等容量情況下具有節(jié)省鋼材、強(qiáng)度大、支柱輕等 優(yōu)點。鋼筋混凝土支柱本身是一個整體結(jié)構(gòu)，不需另制基礎(chǔ)。鋼支柱以角鋼焊成架結(jié)構(gòu)，具 有支柱較輕、強(qiáng)度高、抗碰撞、安裝運(yùn)輸方便等優(yōu)點。根據(jù)安裝使用地點不同，鋼柱的型號 規(guī)格及外形結(jié)構(gòu)也不同。
接觸網(wǎng)支柱按其在接觸網(wǎng)中的作用可分為中間支柱、轉(zhuǎn)換支柱、中心支柱、錨柱、定位 支柱道岔支柱、軟橫跨支柱、硬橫跨支柱及橋梁支柱等幾種。近年來，隨著電氣化鐵路新建 和改造速度的加快，開始出現(xiàn)采用國標(biāo)H型鋼做鐵路接觸網(wǎng)支柱的趨勢。
中國實用新型CN2637242 (申請?zhí)?3266628.4)公開了一種鋼管混凝土接觸網(wǎng)支柱，是 一種由鋼管和混凝土組合構(gòu)成的中空筒體，其外部設(shè)有一鋼管，所述鋼管內(nèi)設(shè)有由膨脹纖維 混凝土離心構(gòu)成的環(huán)狀混凝土，該環(huán)狀混凝土的外周緣與該鋼管的內(nèi)壁面均勻地緊密貼合設(shè) 置。該實用新型提出的鋼管混凝土接觸網(wǎng)支柱克服了公知技術(shù)存在的缺陷，可適應(yīng)各種氣候 環(huán)境條件，具有較大的容量、剛度和耐久性的；可同時承受60-150KN，m的垂直于線路方向 的懸掛彎矩和承受30m/s的順線路方向的風(fēng)荷載，因此，提高了支柱的承載能力，且外觀平
3順光滑，無裂縫，改善了產(chǎn)品的質(zhì)量；且在同等容量、且滿足強(qiáng)度、剛度的條件下，較公知 接觸網(wǎng)支柱的截面小。中國實用新型CN2501958 (申請?zhí)?1264169.3)公開了一種特型橫腹 桿式預(yù)應(yīng)力混凝土接觸網(wǎng)支柱，由混凝上、預(yù)應(yīng)力鋼筋、箍筋及構(gòu)造鋼筋組成，其中，所述 特型橫腹桿式預(yù)應(yīng)力混凝土接觸網(wǎng)支柱內(nèi)部沿橫截面的高度邊緣，即工字型截面的翼緣邊緣 設(shè)有預(yù)應(yīng)力鋼筋，所述支柱上設(shè)置有孔洞，孔洞的短邊直線段長度小于50mm，所述支柱的 地面高度為8.2到9.2米，在所述預(yù)應(yīng)力混凝土接觸網(wǎng)支柱下端設(shè)有固定部。該實用新型提 出的支柱提高了產(chǎn)品的質(zhì)量及使用壽命，隨鐵路路基的各種情況，對支柱柱身進(jìn)行有效的固 定，以滿足施工現(xiàn)場的使用要求。中國實用新型CN2038524 (申請?zhí)?8200437.9)公開了一 種適合于電氣化鐵道用組合式接觸網(wǎng)支柱。該接觸網(wǎng)支柱由支柱、底盤、斜拉索、托盤、主 枕和配重支架組成。該組合式接觸網(wǎng)支柱重量輕、易搬運(yùn)、操作簡便，特別適合于電氣化鐵 路區(qū)段搶修接觸網(wǎng)支柱事故時使用，還適合于線路上各種復(fù)雜地形如山區(qū)、橋梁等地方使用。
目前，已在電氣化鐵路上使用的接觸網(wǎng)支柱除格構(gòu)式鋼柱外均為混凝土支柱，即環(huán)形等 徑預(yù)應(yīng)力混凝土接觸網(wǎng)支柱和橫腹桿式預(yù)應(yīng)力混凝土接觸網(wǎng)支柱，這種支柱由于受多種因素 的影響，加上混凝土本身的特性，其表面易于產(chǎn)生裂縫，并且，隨著時間的推移，這種裂縫 會越來越大，這對支柱的耐久性極為不利，在混凝土支柱報廢后，形成的廢氣物難以回收利 用，也無法降解，會形成永久性環(huán)境垃圾，不利于環(huán)境保護(hù)。公知的混凝土接觸網(wǎng)支柱，在 突發(fā)性事故或斷線等情況下，會折斷或損壞，如在列車行車過程中發(fā)生支柱折斷事故，有可 能對列車和乘客的安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，特別是高速客運(yùn)專線。此外，公知的混凝土支柱自重 大，運(yùn)輸、安裝較為困難，如在橋上使用，還將會帶來不必要的附加載荷。且公知的格構(gòu)式 鋼柱體積大、占用空間多，美觀性較差，不能滿足新型鐵路的需要。
中國實用新型專利CN2419123 (申請?zhí)?0209725.7)公開了一種H型鋼柱，包括柱身和 法蘭盤，其中，所述H型鋼柱的柱身為H型型鋼，柱身腹板上設(shè)有圓孔，所述柱身的底部設(shè) 有由法蘭盤，所述接觸網(wǎng)支柱的外表面設(shè)有防護(hù)層。
以往的接觸網(wǎng)支柱主要采用鋼筋混凝土支柱，少部分高標(biāo)準(zhǔn)鐵路采用H型鋼，所采用 的H型鋼為普通的國標(biāo)規(guī)格H型鋼，通過不同使用條件的載荷計算證明，國標(biāo)規(guī)格H型鋼 X方向和Y方向的慣性矩、抗彎模數(shù)等力學(xué)參數(shù)并不適合作接觸網(wǎng)支柱，在保證某個方向 最小使用載荷要求的前提下，另一方向上的慣性矩、抗彎模數(shù)等力學(xué)參數(shù)往往比該方向上的 載荷要求高出許多,或者兩個方向的慣性矩、抗彎模數(shù)均高出許多，造成材料的浪費。
根據(jù)支柱使用要求，H型鋼截面高寬必須相等。以IPB300 300x300x11x19為例，其截 面模數(shù)為Wx-1680cm3,WY=571 cm3,米重為117kg/m。國標(biāo)同規(guī)格的H型鋼H300 300x300x10x15的截面模數(shù)為Wx=1334cm3,WY=450 cm3，無法滿足使用要求，若采用稍大 的規(guī)格，H350 350x350x12x19， Wx=2265cm3,WY=776 cm3，但該規(guī)格的米重為134.9kg/m， 在滿足相同使用要求得前提下，材料用量比IPB300高出15.3%，浪費嚴(yán)重。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型針對現(xiàn)有接觸網(wǎng)支柱存在的不足，為了達(dá)到既滿足電氣化鐵路接觸網(wǎng)支柱承 載要求，又節(jié)省材料的目的，提供一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)支柱專用H型鋼，使其力學(xué)參數(shù) 無論是在X方向，還是在Y方向上，都能很好的滿足載荷要求。
通常H型鋼產(chǎn)品的生產(chǎn)在煉鋼、軋鋼環(huán)節(jié)都是采用一個體系的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，例如，鋼種 成分執(zhí)行歐標(biāo)，鋼材的尺寸規(guī)格、允許偏差也執(zhí)行歐標(biāo)。本申請打破了這一模式，H型鋼采用的鋼種成分、產(chǎn)品尺寸和允許偏差采用不同體系的標(biāo)準(zhǔn)，例如鋼種成分執(zhí)行國標(biāo)，尺寸 規(guī)格執(zhí)行德標(biāo)，尺寸允許偏差執(zhí)行歐標(biāo)。
根據(jù)產(chǎn)品的使用條件和承載情況計算H型鋼X、 Y方向上的慣性矩和抗彎、抗扭截面模 數(shù)，設(shè)計H型鋼截面的高度、寬度、腹板厚度和翼緣厚度，并進(jìn)行強(qiáng)度校核和模擬試驗，
最后根據(jù)使用性能確定了如下技術(shù)方案
一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)支柱專用H型鋼，其特征在于，所述H型鋼柱的柱身為H型型 鋼，且為電氣化鐵路接觸網(wǎng)支柱專用H型鋼，尺寸規(guī)格按德標(biāo)DIN1025-2中IPB240、IPB260、 IPB280、 IPB300之一或德標(biāo)DIN1025-4中IPB (V) 240T，尺寸允許偏差采用歐標(biāo)EN10034。 橫截面積尺寸如下
高度h:240-300mm，寬度b: 240-300鵬，腹板厚度s:10-18 mm ,翼緣厚度t:17-32,圓角 半徑r:21-27。
更為優(yōu)選的橫截面積尺寸列于實施例中。
優(yōu)選的，所述H型鋼鋼種為中國國家標(biāo)準(zhǔn)Q235B、 Q235C、 Q235D鋼種。 實驗證明采用國標(biāo)Q235B、 Q235C、 Q235D鋼種的力學(xué)性能較好地滿足使用條件要求， 采用德標(biāo)DIN1025-2中IPB240、 IPB260、 IPB280、 IPB300和1025-4中IPB (V) 240T規(guī)格
分別滿足不同用途的線桿的使用要求,采用歐標(biāo)EN10034中的H型鋼尺寸允許偏差能夠滿足 使用精度的要求。
本發(fā)明根據(jù)接觸網(wǎng)支柱的載荷分布及大小情況，結(jié)合中國不同地區(qū)、不同使用條件進(jìn)行 計算，設(shè)計出符合國內(nèi)電氣化鐵路使用要求的接觸網(wǎng)支柱專用H型鋼，使其無論X方向、 還是Y方向上的慣性矩、抗彎模數(shù)等力學(xué)參數(shù)均能達(dá)到承載要求，且不會造成材料的浪費， 給電氣化鐵路設(shè)計部門的接觸網(wǎng)支柱選型提供了方便，也為電氣化鐵路接觸網(wǎng)支柱的生產(chǎn)單 位和部門節(jié)省了成本。

圖1是本發(fā)明的橫截面形狀及尺寸標(biāo)示圖。圖中，h:高度，b:寬度，S:腹板厚度,t: 翼緣厚度，r:圓角半徑。X、 Y表示方向。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一歩說明。
所述H型鋼柱的柱身為H型型鋼，鋼種成分執(zhí)行中國國家標(biāo)準(zhǔn)國標(biāo)Q235B、 Q235C、 Q235D鋼種，尺寸規(guī)格按德標(biāo)DIN1025-2中IPB240、 IPB260、 IPB280、 IPB300之一或德標(biāo) DIN1025-4中IPB (V) 240T，尺寸允許偏差采用歐標(biāo)EN10034。具體尺寸列于下表中
實施例荊號截面尺寸(mm)理論重 ii， kg/m
高度h寬度b腹板厚度 s翼緣厚度 t圓角半 徑r1IPB24024024010172183.2
2IPB(V)240T270248183221157
3IPB2602602601017.52493
4IPB28028028010.51824103
5IPB30030030011192711權(quán)利要求1. 一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)支柱專用H型鋼，其特征在于，所述H型鋼柱的柱身為H型，尺寸規(guī)格按德標(biāo)DIN1025-2中IPB240、IPB260、IPB280、IPB300之一或德標(biāo)DIN1025-4中IPB(V)240T，尺寸允許偏差采用歐標(biāo)EN10034；橫截面積尺寸如下高度h240300mm，寬度b240-300mm，腹板厚度s10-18mm，翼緣厚度t17-32，圓角半徑r21-27。
2.如權(quán)利要求1所述的電氣化鐵路接觸網(wǎng)支柱專用H型鋼，其特征在于，所述H型鋼橫 截面積尺寸和重量為下列之一(1) 高度h:240腿，寬度b: 240 mm，腹板厚度s:10腿，翼緣厚度t:17 mm，圓角半徑(2) 高度h:270 mm，寬度b: 248 mm，腹板厚度s:18誦，翼緣厚度t:32咖，圓角半徑 r: 21 mm;(3) 高度h:260 mm，寬度b: 260 mm，腹板厚度s:10 mm，翼緣厚度t:17.5 mm，圓角半 徑r: 24 mm;(4) 高度h:280 mm，寬度b: 280腿，腹板厚度s:10. 5mm，翼緣厚度t:18腿，圓角半 徑r: 24 mm;(5) 高度h:300飄，寬度b: 300 mm，腹板厚度s:ll mm，翼緣厚度t:19 mm，圓角半徑 r: 27 mm。
3.如權(quán)利要求1所述的電氣化鐵路接觸網(wǎng)支柱專用H型鋼，其特征在于，所述H型鋼鋼 種為中國國家標(biāo)準(zhǔn)Q235B、 Q235C、 Q235D鋼種。
專利摘要本實用新型涉及一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)支柱專用H型鋼。所述H型鋼柱的柱身為H型型鋼，尺寸規(guī)格按德標(biāo)DIN1025-2中IPB240、IPB260、IPB280、IPB300之一或德標(biāo)DIN1025-4中IPB(V)240T，尺寸允許偏差采用歐標(biāo)EN10034；根據(jù)鐵路接觸網(wǎng)支柱的載荷分布及大小情況，提供一系列符合國內(nèi)電氣化鐵路使用要求的接觸網(wǎng)支柱專用H型鋼，使其無論X方向、還是Y方向上的慣性矩、抗彎模數(shù)等力學(xué)參數(shù)均能達(dá)到承載要求，且不會造成材料的浪費。
文檔編號B60M1/00GK201261403SQ20082018729
公開日2009年6月24日 申請日期2008年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月29日
發(fā)明者婕 張, 袁鵬舉, 霍喜偉 申請人:萊蕪鋼鐵股份有限公司