电气化铁路接触网钢支柱
浅谈接触网H型钢柱的选型及组立
浅谈接触网H型钢柱的选型及组立彭龙虎刘维生（中铁建电气化局集团南方工程有限公司接触网分公司，湖北武汉 430071）摘要：随着高速铁路的迅猛发展，电气化铁路运行的时速也越来越高。
传统的接触网支柱一般为钢筋混凝土柱，其容量一般不大于120KN²m；格构式钢柱虽然提高了支柱容量，但体形较大，结构较复杂。
采用H型钢柱做接触网支柱，它具有外形尺寸小、容量大、强度高等特点。
本文将结合H 型钢柱在工程中应用的实际情况，对H型钢柱的选型、组立及整正等相关问题进行阐述。
关键词：高速铁路支柱容量 H型钢柱组立及整正1.前言随着铁路的发展，我们接触网技术也在不断的进步，为适应高铁安全性和舒适性，我们接触网所选用的支柱也由原来的钢筋混凝土支柱演变成了现在的H型钢柱。
通过在合宁、合武、武广、京津、京沪等工程中陆续应用，发现了一些问题，积累了宝贵的经验，并对通用的图纸进行了优化设计。
2.H型钢柱的选型H型钢柱结构采用以概率理论为基础的极限状态法进行设计。
支柱结构的强度、稳定和连接强度都是按照承载能力极限状态的要求进行设计的；支柱的挠度（包括柱顶、接触线高度处）和扭转高度，也是按照正常使用的极限状态进行设计的。
H型钢柱的截面型式有五种，各截面相关参数见下面截面图式和参数表。
图 1 H型钢柱截面类型参数表在新发布的通化（2008）1301接触网H型钢柱图纸中提出支柱的高度应结合线路的轨地高差和设计所采用的基础面距地面高度并按照平腕臂以上支柱外露长度不大于300mm的原则综合确定，并给出支柱高度计算公式。
设计H型钢柱时，要对其强度稳定性、柱顶挠度、导高处挠度进行检算，选用时也要从这三个方面进行校验。
选用时也要从这三个方面进行校核。
各型号支柱选用表中应有三个弯矩值：承载能力极限状态标准检验弯矩Mk、正常使用极限状态柱顶挠度检验弯矩Ms、正常使用极限状态导高处挠度检验弯矩Mw。
其中Mk根据强度和稳定性计算确定，Ms按柱顶挠度1.5L/100的要求确定，Mw根据接触线高度处挠度50mm的要求确定。
H型钢柱技术规格书
H型钢柱1．用途用于新建北京至上海高速铁路电气化工程中支持与悬挂接触网设备。
2．环境条件2.1环境温度：-25℃至+40℃2.2风偏设计风速：30m/s2.3结构设计风速：40m/s2.4覆冰厚度：10mm2.5海拔高度：≤1000m2.6地震烈度：见通用技术要求3．基本要求H型钢柱制造规格、长度应满足接触网安装尺寸及荷载方面的要求。
制造H型钢柱的柱身材料必须为热轧H型钢，其尺寸、外形、参考重量及静态参数应满足德国标准DIN1025-2与DIN1025-4。
支柱的高度分为8m（桥梁地段）、8.5m（路基地段）、11m（合架供电线）。
4．规格类型型号对应图纸h（mm）b（mm）t1（mm）t2（mm）r（mm）GH240A通化（2008）1301240240101721 GH260A通化（2008）13012602601017.524 GH280A通化（2008）130128028010.51824 GH300A通化（2008）1301300300111927 GHT240A通化（2008）1301270248183221※5．主要技术参数5.1基本要求5.1.1接触网H型钢柱柱身（不含底座法兰）在垂直线路方向的宽度不大于300mm。
5.1.2支柱结构计算风速为40m/s，用于计算支柱的容量；风偏设计风速为30m/s，用于计算支柱的挠度，仅风荷载作用下接触导线高度5300mm处的支柱挠度不大于50mm。
5.2技术参数H型钢柱主要技术参数见铁路工程建设通用参考图《接触网H型钢柱》（图号：通化（2008）1301）。
5.3结构及构成H型钢柱柱身采用热轧H型钢，底板（或法兰盘）采用热轧钢板，H型钢及底板的材质见通用参考图。
防腐方式采用热浸镀锌防腐。
5.4产品外型尺寸产品外形尺寸应符合技术规格书及通化（2008）1301的要求。
5.5标准检验弯矩各型钢柱的标准检验弯矩见通用参考图通化（2008）1301。
接触网工程 第二章 支柱安装施工作业指导书
第二章 支柱安装施工作业指导书1. 适用范围适用于新建铁路接触网支柱安装整正的施工。
2. 作业准备 2.1 内业技术准备认真组织技术人员学习实施性施工组织设计，阅读、审核有关设计图纸、设计文件，澄清有关技术问题；熟悉有关规范、规程和技术标准；熟悉采用的新工艺、新标准、新材料。
制定针对本条线的施工安全保证措施，提出应急预案并实际演练，对施工人员进行技术交底，并对施工人员进行上岗前技术培训及安全培训，考核合格后方可持证上岗作业。
2.2 外业技术准备施工作业层中所涉及的各种支柱安装技术数据的收集。
检查工机具是否到达现场；检查坑深、限界和横卧板；复测基础数据；能否满足支柱安装需要。
3. 技术要求3.1 根据下部施工表，支柱一次吊立到位，支柱合格，类型要正确。
3.2 按照技术下达的施工表和支柱整正的技术交底，使支柱横线路和顺线路方向斜率满足验标和设计要求。
3.3 混凝土支柱的坑深和限界满足设计要求，并回填夯实。
3.4 钢支柱的螺帽要配齐，上紧。
3.5 文明施工，确保安全施工。
4. 施工程序与工艺流程 4.1 施工程序4.1.1 钢柱安装整正施工程序施工准备→清理基础面→起吊→整正→结束 4.1.2 混凝土支柱安装整正施工程序 施工准备→起吊→整正→回填→结束 4.1.3 钢柱安装整正工艺流程 4.1.4 混凝土支柱安装整正工艺流程5. 施工要求 5.1 施工准备5.1.1 根据施工现场及任务安排，提前将支柱装在安列平板上，并用插木杆和大绳将支柱加固牢固，支柱不超过3层。
加强支柱外观检查，不合格严禁使用。
施工准备 清理基础面 起吊安装结束施工准备检查坑深、限界起吊安装整正回填清理现场 结束5.1.2 未铺轨采用汽车安装时，提前将支柱运至坑位。
汽车运输大绳将支柱加固牢固加强支柱外观检查，不合格严禁使用。
5.1.3 检查安装整正的工具、材料是否齐全，支柱类型和施工表要对照。
5.2 施工工艺5.2.1 钢柱施工工艺5.2.1.1 清理基础面。
接触网由哪些部分组成
接触网由哪些部分组成，各有什么作用接触网铁路电气化是中国铁路发展的最终目标.电气化铁路工程又称为“四电工程”,包括“接触网”、“变电”、“信号”、“通信"，其中以接触网作为铁路电气化工程的主构架。
接触网主要包含以下几项内容：1。
基础构件，如水泥支柱、钢柱及支撑这些结构物的基础;2。
基础安装结构件，这项内容的作用主要是连接接触网导线和基础构件；3.接触网导线,这部分作用就是传输电流给电力机车；4.其他辅助构件，包括回流线、附加悬挂等。
图中显示的是施工中的接触网导线架设过程.接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。
其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成。
接触悬挂包括接触线、吊弦、承力索以及连接零件。
接触悬挂通过支持装置架设在支柱上，其功用是将从牵引变电所获得的电能输送给电力机车.支持装置用以支持接触悬挂,并将其负荷传给支柱或其它建筑物。
根据接触网所在区间、站场和大型建筑物而有所不同。
支持装置包括腕臂、水平拉杆、悬式绝缘子串，棒式绝缘子及其它建筑物的特殊支持设备.定位装置包括定位管和定位器，其功用是固定接触线的位置,使接触线在受电弓滑板运行轨迹范围内,保证接触线与受电弓不脱离，并将接触线的水平负荷传给支柱。
支柱与基础用以承受接触悬挂、支持和定位装置的全部负荷，并将接触悬挂固定在规定的位置和高度上.我国接触网中采用预应力钢筋混凝土支柱和钢柱,基础是对钢支柱而言的,即钢支柱固定在下面的钢筋混凝土制成的基础上,由基础承受支柱传给的全部负荷,并保证支柱的稳定性.预应力钢筋混凝土支柱与基础制成一个整体，下端直接埋入地下。
接触网的电压等级接触网的电压等级：工频单相交流制：25KV接触悬挂的类型接触网的分类大多以接触悬挂的类型来区分。
我们所讲的接触悬挂的分类是对接触网的每个锚段而言的。
接触悬挂的种类较多，一般根据其结构的不同分成简单接触悬挂和链形接触悬挂两大类。
简单接触悬挂（以下简称简单悬挂）系由一根接触线直接固定在支柱支持装置上的悬挂形式。
既有铁路电气化改造T梁桥上接触网支柱基础研究
的设计方法。
２ Ｔ梁桥墩上总体设计情况
山区铁路建设现阶段常用 Ｔ梁桥跨度 Ｌ ＝ ２ ４ ｍ（ 或３ ２ ｍ） ，
梁 宽 Ａ＝ ３ ． ９ ｍ （ 或４ ． ９ ｍ） ，人 行 道 宽 度 Ｂ ＝ ０ ． ８ ｍ （ 或 １ ． ０ ５ ｍ、
Ａ
采用 同样 的埋深 ； （ ３ ）埋深计算未考虑锚 栓间距和 边距 的影响； （ ４ ）锚 固质量 与施工质量 有很大关系，施工时必须保证 锚栓打入锚孔后 ， 楔子能有效 的将锚栓底部撇 开并紧顶于孔 壁 ，砂 浆必须灌满灌实；但施工质量基本不可控 ，只能凭经
验施工 。 ４ ． ２ 化 学 植 筋 锚 栓 基 础
１ ． ３ ｍ等 ） ； 桥墩顶面顺线路宽度为 ３ ｍ， 垂直线路宽度为 ６ ｍ，
一
图 ２ 桥钢 柱法 兰锚栓 孔
般为 Ｃ ３ ５ 钢 筋 混 凝 土 。接 触 网支 柱 须 设 置 在 Ｔ梁 桥 墩 上 ，
４ 桥上接触 网支柱基础研究
４ ． １楔型锚栓基础 现阶段 既有 桥上接触 网支柱基础 螺栓一般 采用后 期钻 孔埋设楔型锚栓 ，其型号一般为 Ｍ３ ０或 Ｍ３ ６ 。楔型锚栓是 采取铸钢或铸铁 的楔子镶在锚杆底 部， 施 工时将锚栓置于钻 好的孔 内捶 打，使楔子将锚栓尾部胀 开成鱼尾状 ，紧顶于锚 孔壁 。当锚栓符合于设计位置后 ，灌注水泥砂浆 。锚栓埋置 深度一般为 ５ ５ ０ ～ ６ ０ ０ ｍｍ，锚栓与砂浆 ，砂浆与锚栓孔壁 的
Ｘ１ ０ ０ ／ ｈ ，支柱法兰锚 栓孔 如图 ２所示 （ 桥钢柱高度 ｌ １ ＝ 轨面
凝土强度等级对埋深 的影 响，即不论混凝土强度等级高低均
接触网支柱施工
接触网支柱施工11.1直埋砼柱安装、整正11.1.1适用范围适用于电气化铁路接触网混凝土直埋方形、圆形支柱的安装、整正。
11.1.2作业内容1接触网混凝土直埋方形支柱的安装、整正：基坑检查、施工封闭点申请、支柱检查、立杆、整正、安装横卧板、回填土，填写隐蔽工程记录。
2接触网混凝土直埋圆形支柱的安装、整正：基坑检查、施工封闭点申请、支柱检查、立杆、整正、安装卡盘横卧板、回填土，填写隐蔽工程记录。
11.1.3施工技术标准1安放底板（1）底板应完整，无损伤现象，底板中心应与基坑中心重合；（2）底板应水平放入或略有倾斜(倾斜方向与待立支柱倾斜方向相同)。
2检查混凝土支柱的质量标准：（1）圆形支柱 1）支柱表面应平整光洁；2）支柱本身挠度（f）不应大于 L/1000（L 为支柱地面以上长度）。
（2）方形支柱（横腹杆式支柱） 1）表面应平整，侧弯曲度不得大于2‰；2）支柱翼缘破损局部露筋 1-2 根，可修补使用，露筋 3-4 根，可修补降一级使用，漏筋长度大于 400mm 或大于 4 根的不得使用；3）支柱横腹板破损露筋的应修补使用；4）支柱翼缘不得有横向、斜向、纵向裂缝，但收缩性水纹不在此限；5）支柱翼缘与横腹杆结合处裂缝及横腹板裂缝宽度不大于 0.3mm，修补后方可使用，但收缩性水纹不在此限。
3立杆时，应使支柱的限界尽可能满足设计限界要求。
4整正（1）支柱的埋深应符合设计要求，施工偏差不得大于±100mm；入土部分的实际埋深不应小于设计值。
如不足时，应采用培土或浆砌石头使其达到设计要求。
（2）所有支柱受力后不应向受力方向倾斜。
（3）支柱受力后的倾斜标准：顺线路方向应直立，允许偏差不应大于支柱高度的0.5%，但锚柱端部应向拉线侧倾斜 0~100mm；横线路方向的直线和曲线外侧支柱应中心直立至外缘垂直，应向田野侧倾斜 0~0.5%；曲线内侧的支柱、两侧悬挂的支柱、安装隔离开关支柱、位于直线上并与相邻锚柱同侧的转换柱，均应直立，允许偏差不应大于支柱高度的 0.5%，但不得向受力方向倾斜。
接触网支柱
第二章 电气化铁路接触网的组成、分类及标准
接触网运营检修与管理
（2）等径圆支柱
第二章 电气化铁路接触网的组成、分类及标准
优点：安装时不受方向性限制，且受力均匀 缺点：不利于攀登检查和维修
接触网运营检修与管理
说明：
第二章 电气化铁路接触网的组成、分类及标准
钢筋混凝土支柱型号规格表
H——钢筋混凝土支柱
第二章 电气化铁路接触网的组成、分类及标准
f300——外径为300mm的环形等径预应力混凝土支柱 120——垂直线路方向支柱容量（ kN · m） 9——支柱露出地面的高度（m） 3——支柱埋入地下的深度（m）
接触网运营检修与管理
（2）钢柱
第二章 电气化铁路接触网的组成、分类及标准
矩形格构钢柱
等径圆钢柱 H型钢柱
§2.2
支柱
1．支柱按材质分类 2．钢柱
优点： ※重量轻、容量大。
※耐碰撞、运输及安装方便。
缺点： ※用钢量大、造价高。
※耐腐蚀性能差，需定期进行除锈、涂漆防腐，
且有维修不便等
钢支柱型号
接触网运营检修与管理
第二章 电气化铁路接触网的组成、分类及标准
1 中间柱、 2 锚柱、 3 转换柱、4 中心柱、 5 道岔柱、6 定位柱、7和8 软（硬）横跨柱。 掌握每种支柱的装配结构和功能！
4.中心柱 在四跨锚段关节的两转换柱之间的支柱称为中心柱，同时 承受两工作支接触悬挂的重力和水平力，并使两工作支在此定 位处呈水平（等高）状，且线间的距离符合要求，两支接触悬 挂在中心柱两侧均经转换支柱向锚支柱下锚。
接触网运营检修与管理
第二章 电气化铁路接触网的组成、分类及标准
5.定位柱及道岔柱 当接触线由于某些原因对线路中心偏斜过大时，为确保电 力机车受电弓正常接触取流而专门设立定位支柱。它仅承受水 平分力而不承受垂直分力，一般多设在站场两端，为了统一支 柱型号，采用中间柱代替。 在站场两端的道岔处，为使接触线线岔符合技术的规定位 置，该处往往需设立道岔支柱，一般也可以用中间支柱代替。
接触网的支柱类型
支柱及其基础类型我国电气化铁道干线均采用架空式接触网，支柱是接触网结构中应用最广泛的支撑设备，用来承受接触悬挂与支持设备的负荷。
一、支柱按材质分类接触网支柱，按其使用材质分为预应力钢筋混凝土支柱和钢柱两大类。
为了节约钢材，我国广泛采用钢筋混凝土支柱，但五股道以上的软横跨支柱、桥梁支柱和双线路腕臂支柱则采用钢支柱。
在事故情况下，为迅速抢修恢复送电通车，可用木支柱进行临时过渡。
1.钢筋混凝土支柱预应力钢筋混凝土支柱，不同于普通的钢筋损凝土支柱，它采用高强度的钢筋，在制造时预先侄钢筋产生拉力。
它比普通钢筋混凝土支柱在同等容量情况下节省钢材、强度大、支柱轻等优点。
接触网广泛采用这种支柱，一般称为钢筋混凝土支柱。
由于钢筋混凝土支柱本身是一个整体结构，在施工安设时不需要另浇制基础，加快了施工进度。
领筋混凝土支柱使用寿命长，使用中无需进行维修，因而得到了广泛的采用。
钢筋混凝土支柱的缺点是比较笨重，且经不起碰撞，因此在运输装卸和安装工程施工中应小心谨慎，在用吊车作业繁忙的站场上，也不宜采用钢筋混凝土软横跨支柱。
各种钢筋混凝土支柱如图2—1—1与图2—1—2所示。
图2—1—1 钢筋混凝土腕臂支柱图2—1—2 钢筋混凝土软横跨支柱钢筋混凝支柱从外观形态上可分为矩形横腹杆式、矩形斜腹杆式及等径圆形杆三种。
横脂杆式支拄便于攀登，利于维修和检查。
斜旗杆式支柱强度高、支柱承受力短大、使用寿命长。
矩形支柱在安装时均受方向性的限制。
等径圆形杆是一种上下直径相等的圆形支柱，该柱加工制造较容易，安装时不受方向性的限制，且受力均匀，但圆杆不利于攀杆检查和维修。
我国目前大多采用横腹杆式支柱，在个别线路中使用了圆形支柱，斜腹杆式支柱已被淘汰。
采用的钢筋混凝支柱型号有H38、H60、H60/9.2、H78、H78/9.2、H93、H93/9.2 、H170等类型。
2.钢柱在接触网工程中，特别是较大站场上，钢柱被大量利用。
钢柱是以角钢焊成的桁架结构，具有质量轻、强度高、抗碰撞、安装运输方便等优点，但存在用钢量大、造价高、耐腐蚀性能差，需定期进行除锈、涂漆防腐，且有维修不便等缺点。
高速电气化铁路接触网-装置支柱及其基础
4. 高速接触网定位装置
日本新干线采用的HC型定位器
4. 高速接触网定位装置
日本北陆新干线采用的定位器结构 Re250型接触悬挂采用的定位器
4.3 支柱
支柱的分类原则 预应力混凝土支柱
1. 支柱的分类原则
根据支柱上的支持装置的不同，可以分为腕臂支柱、软横跨支 柱、硬横跨支柱和定位支柱。 按用途可以分为中间支柱、转换支柱和锚柱。 支柱可以分为不带拉线和带拉线的。 支柱可以分为整体式和分离式。 支柱可以分为方向支柱和强度支柱。
对定位器的技术要求： （1）动作要灵活；
（2）重量应尽量轻；
（3）具有一定的风稳定性。
2. 定位器类型
定位器类型
3. 定位装置形式
定位装置形式
4. 高速接触网定位装置
定位器的结构和性能的要求： （1）定位器结构不妨碍受电弓顺利通过； （2）有足够的强度，具有承受接触线的张力及风压的能力； （3）有很好的灵活性； （4）重量要轻，不使接触悬挂形成硬点； （5）要结构简单，安装方便； （6）具有良好的耐腐蚀性能； （7）各种部件要有互换性，价格便宜，经济性好； （8）螺栓、楔类部件不易松动，做到免维护。
为了施工方便，一般做成单阶或双阶的基础，目前常用的15m钢 柱基础如下图所示。
15 m 钢柱基础外形
4.5 支柱负载计算
垂直负载 水平负载
1. 垂直负载
2. 水平负载
曲线形成的水平分力
2. 水平负载
接触线之字形布置
2. 水平负载
【下锚分力】 1）直线区段上的下锚水平分力
下锚支的水平分力
3. 硬横跨
弹性链形悬挂硬横跨横（梁）结构 广州——深圳线站场硬横跨
4.2 定位装置
定位装置的作用 定位器类型 定位装置形式 高速接触网定位装置
接触网设备与结构—支柱
为什么采用预应力钢筋混凝土？
混凝土处于受压状态，而钢筋则处于受拉
状态。当支柱承受负载以后，混凝土里将
出现拉应力，它等于弯矩引起的拉应力与
预压应力之差。
可使支柱的负载能力大大提高。
矩形横腹杆式支柱
定义：横腹杆式支柱截面为工字形，采用带腹孔的横腹结构。
矩形横腹杆式钢筋混凝土支柱型号及规格
H——钢筋混凝土支柱；
等径圆支柱型号及规格
ϕ——支柱类型是圆支柱；
等径圆支柱型号及规格符号表示方法：
60
400
11+3
400——支柱直径，mm；
60——垂直线路方向支柱容量；
11——支柱地面以上部分长度，m；
3——支柱埋入地下部分的长度，m。
等径圆支柱的优点
加工制造容易，混凝土
安装时不受方向性的限
运输方便，损耗率低，
常用的H型钢柱高度范围为7.8~11m。
H型钢柱符号
法兰盘代号常用的有A、B、C等多个型号，对应不同的柱底弯矩和地脚螺栓的
数量为6、8、10或者更多。
A型法兰
B型法兰
C型法兰
H型钢柱的优点
抗弯强度和刚度较大
预置地脚螺栓基础，
装配简单，外形美观，
，制造和运输简单
安装方便
价格适中
H型钢柱的缺点
抗扭强度与刚度较小，用作转换柱
及锚柱时应注意
支柱高度较大时稳定性相对较差
H型钢柱的用钢量大，质量约为同种规格角钢铁塔的1.5～25倍。
钢管柱
H型钢柱
H型钢常见缺陷
螺栓间距超标
螺栓外露短
基础破损
螺栓弯曲
H型钢常见缺陷
混凝土质量不合格
H型钢柱应用