Опоры кольцевого сечения отличает та особенность, что в них арматурные элементы расположены равномерно с заданным шагом по всей длине окружности, отстоящей от наружной поверхности опор на толщину защитного слоя бетона. Такое расположение арматуры обеспечивает одинаковую несущую способность опор в любом направлении. Это свойство опор упрощает их установку, исключает ошибки при монтаже поддерживающих конструкций, позволяет повысить устойчивость контактной сети в аварийных режимах.
Количество устанавливаемой в опорах арматуры в зависимости от ее вида и уровня нагрузок на конструкции определяется расчетом. В качестве методологической основы расчетов используется метод расчета по предельным состояниям. В соответствии с этим методом опоры должны удовлетворять требованиям расчета:
• по несущей способности, или по предельным состояниям первой группы;
• по пригодности к нормальной эксплуатации, или по предельным состояниям второй группы.
Расчет несущей способности, или расчет по предельным состояниям первой группы, должен обеспечить сопротивление опоры разрушению под совместным действием силовых факторов и неблагоприятных воздействий внешней среды (температурно-влажностных воздействий, вибраций от движущихся поездов, агрессивных влияний окружающей среды и т. п.). Расчет по пригодности к нормальной эксплуатации, или но предельным состояниям второй группы, должен обеспечить стойкость опоры к образованию поперечных трещин, к чрезмерным деформациям или прогибам в уровне контактного провода.
Из двух групп расчетов в настоящее время при проектировании новых и привязке типовых опор основным является расчет опор по трещиностойкости и деформативности. Этот расчет опор, проводимый на воздействие нормативных нагрузок и удовлетворение требованиям по трещиностойкости и деформативности, автоматически решает задачу удовлетворения требованиям по их несущей способности. Экспериментальные исследования и испытания опор показали высокую степень сходимости результатов расчета опор по отмеченным предельным и фактическим показателям трещиностойкости, деформативности и прочности центрифугированных железобетонных опор контактной сети.
При проведении расчетов опор, определении их параметров и условий эксплуатации важнейшим фактором является выбор и назначение вида и класса прочности рабочей арматуры. В практике проектирования
Глава 2. Железобетонные опоры
и изготовления центрифугированных опор используется в основном арматура двух видов: стержневая и проволочная арматурная сталь. Из стержневой арматуры наибольшее распространение получили горячекатаные стержни периодического профиля, выполняемые из стали класса А-III. Эта арматура использовалась в основном в ненапряженных железобетонных опорах, получивших название ЖБК. В последнее время этот вид арматуры применяется также при армировании предварительно-напряженных опор со смешанным армированием, носящих марку СС. Арматура этого вида отличается достаточно высокой прочностью, она обладает высокой пластичностью и вследствие этого нечувствительна к различным концентраторам напряжений, возникающих при коррозионных воздействиях. При этих воздействиях ее механические прочностные характеристики не изменяются, а также не возникает опасности водородного растрескивания.
Стержневая арматура более высоких классов используется также для армирования и предварительно напряженных центрифугированных опор. В качестве предварительно напряженной арматуры применяются стержни периодического профиля классов А-IV и А-V Таким видом стержней армированы предварительно напряженные опоры типа СП и СТ. Причем вследствие более высокой чувствительности стержневой арматуры класса А-V к коррозионному растрескиванию из-за водородного охрупчивания опоры с нею используются в основном на участках переменного тока.
Весьма широкое распространение получил и другой вид арматуры для армирования центрифугированных опор контактной сети, а именно проволочная арматурная сталь. Из этого вида арматуры следует выделить прежде всего арматурную холоднотянутую проволоку класса Вр-П. Эта проволока, изготовленная из низколегированной стали путем холодной протяжки через фильеры, обладает высокой прочностью на растяжение, причем величина прочности зависит от диаметра проволоки. Чем меньше диаметр проволоки, тем более высокой прочностью она обладает. В частности, при диаметре 4 мм ее нормативное сопротивление растяжению, за которое принимается наименьшее значение условного предела ее текучести при остаточном относительном удлинении 0,2%, составляет 1400 МПа, а для проволоки диаметром 5 мм аналогичное сопротивление равно 1280 МПа.
Высокое сопротивление растяжению отмеченной арматурной проволоки создает определенные особенности условий ее применения. Основной особенностью этой арматуры является то, что она не может использоваться в качестве рабочей в обычных конструкциях и ее эффективное применение в конструкциях может быть достигнуто только с предварительным напряжением. Степень предварительного напряжения проволочной арматуры в опорах контактной сети выбирается та-
Глава 2. Железобетонные опоры
ким образом, чтобы возникающие под нормативной нагрузкой в растянутой зоне сечения растягивающие напряжения в бетоне не превысили его прочности на растяжение и в нем не образовались поперечные трещины. С другой стороны, степень предварительного напряжения арматуры должна назначаться с учетом нормативного сопротивления проволоки растяжению и напряжения натяжения с учетом допустимых отклонений от номинала не должны превышать величины этого сопротивления.