覆冰荷载校核计算器原理与使用指南

按冰筒模型 g_ice = ρ·g₀·π·b(d+b) 计算线索覆冰附加荷载与覆冰后弛度增幅，判定"重冰/轻冰"工况（冰载是否超过自重），用于覆冰区线索张力、支柱容量与除冰设施配置校核。

输入参数

线索直径 d（mm）：接触线计算外径（CTMH-120 为 13.4、CTMH-150 为 14.0）或承力索直径（JTMH-70 约 11）。
覆冰厚度 b（mm）：标准冰厚，按线路走廊覆冰区划取值（10/15/20/30 mm 档，微地形加重区适当提高）。
张力 T（kN）：覆冰工况下的线索张力。
跨距 l（m）：校核跨距。
线索自重 g（N/m）：CTMH-120 约 10.61 N/m（1.082 kg/m × 9.81）、CTMH-150 约 13.24 N/m。
冰密度 ρ（kg/m³）：雨凇 900、雾凇 600、湿雪 400 量级（工程惯用值，以气象勘察为准）。

计算原理：冰筒模型

覆冰在线索表面近似形成均匀圆筒（冰筒模型），单位长度冰重为冰筒截面积乘冰密度：

$g_{ice}=\rho \cdot g_{0}\cdot \pi \cdot b\,(d+b)$

注意 b² 项：覆冰厚度大时外层冰的体积增长快于线性。b 从 5 mm 加倍到 10 mm 时，g_ice 增大约 2.4 倍而非 2 倍。冰筒模型是设计规范的标准化模型，实际覆冰（雨凇圆筒状、雾凇松散枝状、湿雪包裹）形态差异通过"标准冰厚"换算统一。

冰型与密度取值

雨凇（glaze）：透明坚硬，密度 900 kg/m³，附着力最强，是设计覆冰荷载的基准冰型。
雾凇（rime）：白色松散晶状，密度 200~600 kg/m³，厚度可很大但荷载较低。
湿雪（wet snow）：密度 200~400 kg/m³，温度回升时脱落滑动，可能造成不均衡荷载。

同一"标准冰厚"下按雨凇密度计算荷载最保守；重冰区按雨凇取值。

重冰判定与弛度增幅

重冰工况判定：g_ice > g_self（冰载超过线索自重）。此时：

支柱与支持装置承受的垂直荷载接近翻倍，须按覆冰工况容量校核；
补偿装置坠砣行程因张力增大而变化，须校核过载能力；
不均匀覆冰（跨间脱冰）引起张力差与跳跃振荡，须校核中心锚结与锚段张力差限值。

弛度增幅：覆冰使总垂直荷载增大，弛度按 f = g_totall²/(8T) 同比例增大。增幅超过 50% 时接触线动态包络线与对地/对车辆距离须复核，受电弓通过冰覆段还可能因硬点加剧离线。

计算公式汇总

冰筒模型： $g_{ice}=\rho _{ice}\cdot g_{0}\cdot \pi \cdot b\,(d+b)$

覆冰后总垂直荷载： $g_{total}=g_{self}+g_{ice}$

覆冰弛度： $f_{ice}={\frac {g_{total}\cdot l^{2}}{8T}}$

增幅： $\Delta f\%=\left({\frac {g_{total}}{g_{self}}}-1\right)\times 100\%$

使用指南

按覆冰区划填写标准冰厚；垭口、迎风坡、水体邻近等微地形加重区适当加大。
冰密度按冰型选择：设计基准工况取雨凇 900。
输出"重冰工况"判定时，追加校核支柱容量、补偿装置过载与不均匀覆冰张力差（联动张力-温度安装曲线生成器覆冰工况）。
弛度增幅超过 50% 时复核动态包络线与对地距离。

适用条件

适用于链形悬挂接触线/承力索及附加导线的覆冰垂直荷载估算。
冰筒模型假设覆冰均匀圆筒；实际不均匀覆冰（迎风侧厚）产生的扭转与水平力分量未计入。
覆冰同期风速产生的组合荷载（冰+风）须按 TB 10009-2016 组合系数另行叠加，本工具仅算垂直冰载份额。
融冰措施（短路融冰容量、载流加热电流）选择见防覆冰设计。

计算示例

示例 1：CTMH-120（d=12.5 mm 计入冰筒）、b=5 mm、T=13 kN、l=50 m、g=10.61 N/m、ρ=900

g_ice = 900 × 9.81 × π × 0.005 × (0.0125+0.005) = 2.427 N/m
g_total = 10.61 + 2.427 = 13.04 N/m
无冰弛度 f₀ = 10.61×2500/104000 = 0.2548 m
覆冰弛度 f_ice = 13.04×2500/104000 = 0.3131 m（增幅 22.9%）
结论：轻冰工况（g_ice < g_self）。

示例 2：同线索 b=20 mm（重冰区划）

g_ice = 900×9.81×π×0.020×(0.0125+0.020) = 17.97 N/m > g_self=10.61
g_total = 28.58 N/m（自重的 2.7 倍）
f_ice = 28.58×2500/104000 = 0.6870 m（增幅 169.6%）
结论：重冰工况——支柱容量、补偿过载、脱冰跳跃均须专项校核，且弛度增幅远超 50%，须复核对地距离。

示例 3：承力索 JTMH-70（d=11 mm、g≈6.4 N/m）、b=10 mm

g_ice = 900×9.81×π×0.010×(0.011+0.010) = 5.84 N/m
g_total = 12.24 N/m（增幅 91%）——承力索直径小、自重轻，同冰厚下更易触发重冰判定。

关联规范

TB 10009-2016：覆冰区划、标准冰厚与荷载组合
EN 50119：覆冰工况机械载荷
TB/T 3111-2017：铜及铜合金绞线（承力索）参数

版本信息

版本：v1.0
更新日期：2026-09-4

参考资料

[1] TB/T 2809-2017 接触线覆冰工况荷载口径
[2] GB/T 43790-2024 弓网动态相互作用