組合式塑料合金電纜橋架在馬跡山礦石中轉(zhuǎn)港二期工程中的應(yīng)用

姚宇

（中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200032）

1 技術(shù)背景

寶鋼馬跡山礦石中轉(zhuǎn)港由一期和二期工程組成。一期工程電纜采用沿電纜溝內(nèi)金屬支架敷設(shè)，給皮帶機(jī)供電的電纜和有關(guān)設(shè)備的電纜均在皮帶機(jī)側(cè)電纜橋架上敷設(shè)。由于港區(qū)地處外海孤島，受海霧、海風(fēng)含鹽及其他介質(zhì)的影響，浸蝕、腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，雖然電纜橋架已經(jīng)采用3 mm厚度的鋼板制作，并且表面做了相應(yīng)的防腐處理，但是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用，其內(nèi)外均發(fā)生銹蝕。而平時(shí)保養(yǎng)涂漆只能在橋架外表面進(jìn)行，橋架內(nèi)部因敷設(shè)有電纜無(wú)法進(jìn)行保養(yǎng)，因此，造成橋架外部銹塊伴油漆呈片狀脫落，內(nèi)部結(jié)垢無(wú)法清理，最終橋架銹蝕穿孔。而在碼頭運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，對(duì)粉塵造成的污染，現(xiàn)場(chǎng)采用水力沖洗，導(dǎo)致電纜橋架始終處于潮濕狀態(tài)，這更加速了電纜橋架的銹蝕，以致存在很大的安全隱患。為此，二期工程電纜橋架的選型顯得極其重要，迫切需要一種能耐腐蝕的電纜橋架來(lái)替代傳統(tǒng)的金屬電纜橋架。

目前國(guó)際上新一代以高分子塑料等非金屬材料制造的組合式電纜橋架產(chǎn)品廣受歡迎，國(guó)內(nèi)廠商作了相應(yīng)的革新。一種新型系列電纜橋架——組合式塑料合金電纜橋架逐漸受到大家的關(guān)注。該項(xiàng)產(chǎn)品的拉伸屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值達(dá)到同類(lèi)產(chǎn)品的國(guó)際先進(jìn)水平，材料的電性能達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電器設(shè)備的要求，其阻燃性也達(dá)到可燃材料的規(guī)定要求。寶鋼在征詢(xún)舟山市消防部門(mén)的意見(jiàn)并邀請(qǐng)專(zhuān)家召開(kāi)專(zhuān)題研討會(huì)后，最終確定戶(hù)外用電纜橋架均選用組合式塑料合金電纜橋架。

2 組合式塑料合金電纜橋架的材料和結(jié)構(gòu)配置

2.1 材料的選擇

傳統(tǒng)的金屬電纜橋架均采用δ=1～2 mm的薄鋼板制成，表面防腐采用噴漆、靜電噴涂或鍍鋅等幾種方法。由于其涂覆層較薄，往往在運(yùn)輸、安裝過(guò)程中就有部分損壞，在使用過(guò)程中又因受大氣及各種介質(zhì)的腐蝕，油漆很容易脫落，造成電纜橋架的整體銹蝕、損壞，并且其絕緣性較差。

而組合式塑料合金電纜橋架采用以聚氯乙烯為骨架材料，加入相容性較好的兩種工程塑料與多種助劑以物理共混方式形成結(jié)晶分子鏈較長(zhǎng)、綜合性能優(yōu)異的塑料合金，內(nèi)置金屬絲網(wǎng)加強(qiáng)其強(qiáng)度，采用塑料擠出機(jī)通過(guò)垂直共擠方法制成塑鋼復(fù)合型材。采用此復(fù)合型材具有重量輕、強(qiáng)度高、抗老化、耐腐蝕以及優(yōu)良的電氣性能等特點(diǎn)。

2.2 結(jié)構(gòu)的配置處理

傳統(tǒng)的金屬電纜橋架在寬度方向上，通常采用鈑金加工的靠模折邊定形加工方式，這樣一來(lái)，其長(zhǎng)度方向上由于受到鋼板尺寸及鈑金設(shè)備規(guī)格的限制，使得電纜橋架的加工長(zhǎng)度有限，導(dǎo)致電纜橋架在安裝時(shí)連接點(diǎn)增多，支撐點(diǎn)也隨之增多。

而塑料合金電纜橋架采用了組合結(jié)構(gòu)形式，在寬度結(jié)構(gòu)上采用型材條板實(shí)行多規(guī)格配裝。如400 mm、500 mm、600 mm三種不同寬度規(guī)格的電纜橋架可用同一種側(cè)板、基底板和連接底板方便地進(jìn)行裝配。調(diào)整連接底板寬度或采用間斷式底板結(jié)構(gòu)，可完成各種不同規(guī)格電纜橋架的系列要求。在長(zhǎng)度方向上由于采用擠出型材，完全可以根據(jù)客戶(hù)和現(xiàn)場(chǎng)需求隨意確定尺寸，從而使電纜橋架構(gòu)件輕便、配線靈活、施工簡(jiǎn)單、安裝標(biāo)準(zhǔn)。

3 組合式塑料合金電纜橋架材料的構(gòu)成

組合式塑料合金電纜橋架通常由側(cè)板、底板、蓋板和連接構(gòu)件等組成。主要由側(cè)板與底板承載電纜重力負(fù)荷，蓋板起到防塵和防水的作用，而連接構(gòu)件則用于電纜橋架長(zhǎng)度方向的拼接。

3.1 電纜橋架側(cè)板

作為起負(fù)載主要作用的側(cè)板，須考慮其在工作狀態(tài)的穩(wěn)定性并控制其變形量，在進(jìn)行力學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，增加了側(cè)板的剛性。傳統(tǒng)的電纜橋架一般用鋼板制作，通常采用增加鋼板的厚度來(lái)提高側(cè)板的剛性，由此增加了材料的用鋼量和結(jié)構(gòu)的重量，同時(shí)也增加了制造成本。而塑料擠出成型的電纜橋架通常采用厚壁、多筋、空腔的型材結(jié)構(gòu)，必要時(shí)在空腔內(nèi)放置襯鋼型材，用以提高和滿足制品的強(qiáng)度和剛度需要，從而導(dǎo)致產(chǎn)品制作工藝復(fù)雜，制造成本增加。

組合式塑料合金電纜橋架采用以工程塑料為基材，內(nèi)置金屬網(wǎng)架加強(qiáng)筋，由塑料擠出機(jī)通過(guò)垂直共擠方法制成塑鋼復(fù)合型材，使側(cè)板具有板壁薄、重量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕等諸多優(yōu)點(diǎn)，并具有較強(qiáng)的抗壓和抗沖擊性，大大提高了制品的安全性能。其次，側(cè)板制品壁厚僅為6 mm，（傳統(tǒng)的空腔結(jié)構(gòu)壁厚達(dá)20 mm以上），既有金屬的強(qiáng)度，同時(shí)又具有塑料優(yōu)異的耐腐蝕性能，且成本低廉。

3.2 電纜橋架底板

由于電力電纜在為設(shè)備供電時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，因此在電纜橋架的設(shè)計(jì)上，其底板一般被設(shè)計(jì)成階梯式，即底板具有一定的寬度，相鄰的底板間具有一定的空檔，按順序排列形成階梯形結(jié)構(gòu)。相鄰底板之間空檔的作用是便于電纜橋架內(nèi)腔的空氣流通，以達(dá)到散熱和降溫的目的。但由于空檔的存在，往往削弱了底板的承載能力與抗壓強(qiáng)度。

組合式塑料合金電纜橋架的階梯式底板為塑料注塑件，可使用不同規(guī)格的模具制作，內(nèi)置鋼條加強(qiáng)筋。底板具有一定的寬度，根據(jù)設(shè)計(jì)，其寬度為內(nèi)置鋼條直徑的3倍。底板的底部設(shè)有多個(gè)空檔筋格，可起到減輕構(gòu)件重量和成型制品收縮均勻的作用。底板上表面設(shè)有2個(gè)凹槽和1個(gè)凸齒，其作用是增加與電纜的摩擦阻力，有利于電纜的安置穩(wěn)定，它解決了現(xiàn)有電纜橋架底板因設(shè)置空檔距離而削弱了底板承載能力與抗壓強(qiáng)度的問(wèn)題。

3.3 電纜橋架連接構(gòu)件

電纜橋架具有一定的長(zhǎng)度，考慮到生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用和安裝等諸方面的因素，其長(zhǎng)度一般控制在6 m以?xún)?nèi)，隨著電纜線的延長(zhǎng)而連接。傳統(tǒng)的連接采用2 mm鋼板制成凹槽形，包覆在電纜橋架下方的外側(cè)，再用螺釘進(jìn)行連接。如使用環(huán)境較為惡劣，特別是化工廠或海邊碼頭等，傳統(tǒng)的鋼板連接件受到大氣及酸性介質(zhì)的腐蝕，容易發(fā)生銹蝕損壞。另外，用螺釘連接后由于螺釘尖端部分會(huì)出頭與電纜接觸，易發(fā)生電纜表面劃傷等安全隱患。

組合式塑料合金電纜橋架采用的長(zhǎng)度連接件由工程塑料制作而成，其外形與電纜橋架下端的卡式插座相匹配。其上部設(shè)置一凹槽，裝配時(shí)該凹槽與側(cè)板卡子相互配合。長(zhǎng)度連接件的內(nèi)腔為中空腔，既可減輕自身重量，又可使自攻螺釘?shù)募舛瞬糠蛛[蔽起來(lái)；既有效地防止了電纜線表面受到劃傷，又解決了現(xiàn)有電纜橋架使用鋼板連接件容易銹蝕損壞的問(wèn)題。

4 組合式塑料合金電纜橋架的創(chuàng)新點(diǎn)

組合式塑料合金電纜橋架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)，材料組成合理，具有重量輕、強(qiáng)度高、抗老化、耐腐蝕以及優(yōu)良的電氣性能等諸多優(yōu)點(diǎn)。它的創(chuàng)新性在于：以系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，通用性和安全性作為設(shè)計(jì)要求的基本定性。系列化及標(biāo)準(zhǔn)化體現(xiàn)在模塊擠出型材可根據(jù)要求任意拼裝成多規(guī)格、多系列的產(chǎn)品；通用性體現(xiàn)在適用于各類(lèi)工況條件，特別是在碼頭、高架道路、礦山等腐蝕性較強(qiáng)的環(huán)境中使用，更能體現(xiàn)其優(yōu)越性；安全性體現(xiàn)在從結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、材料電性能、材料阻燃性等方面進(jìn)行了綜合考慮。

5 應(yīng)用效果及前景

馬跡山礦石中轉(zhuǎn)港二期工程施工期間，幾家安裝單位都反映：由于組合式塑料合金電纜橋架采用了特殊的拼裝結(jié)構(gòu)，因此安裝標(biāo)準(zhǔn)、快捷。如今，組合式塑料合金電纜橋架在馬跡山港區(qū)已使用了近兩年，用戶(hù)反映不但產(chǎn)品質(zhì)量好，而且局部更換方便，平時(shí)基本上不需要維護(hù)和保養(yǎng)，大大降低了安裝和維護(hù)的成本。

由此可見(jiàn)，組合式塑料合金電纜橋架是傳統(tǒng)金屬電纜橋架的一種優(yōu)良替代產(chǎn)品，尤其是在碼頭、隧道、高架道路、跨海大橋及礦山等露天、濕度大且易腐蝕的工況條件下使用更為優(yōu)越。此外，它可以節(jié)約大量鋼材，降低能源消耗，改善環(huán)境污染，因此，具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。

[1]內(nèi)置鋼條的階梯式電纜橋架底板：中國(guó)專(zhuān)利，ZL 2007 2 0067902.2[P].2008-01-30.

[2]塑料與金屬網(wǎng)格復(fù)合層的電纜橋架側(cè)板：中國(guó)專(zhuān)利，ZL 2007 2 0067903.7[P].2008-01-30.