組合式塑料合金電纜橋架在馬跡山礦石中轉港二期工程中的應用

姚宇

（中交第三航務工程勘察設計院有限公司，上海 200032）

1 技術背景

寶鋼馬跡山礦石中轉港由一期和二期工程組成。一期工程電纜采用沿電纜溝內金屬支架敷設，給皮帶機供電的電纜和有關設備的電纜均在皮帶機側電纜橋架上敷設。由于港區地處外海孤島，受海霧、海風含鹽及其他介質的影響，浸蝕、腐蝕現象嚴重，雖然電纜橋架已經采用3 mm厚度的鋼板制作，并且表面做了相應的防腐處理，但是經過一段時間的使用，其內外均發生銹蝕。而平時保養涂漆只能在橋架外表面進行，橋架內部因敷設有電纜無法進行保養，因此，造成橋架外部銹塊伴油漆呈片狀脫落，內部結垢無法清理，最終橋架銹蝕穿孔。而在碼頭運營過程中，對粉塵造成的污染，現場采用水力沖洗，導致電纜橋架始終處于潮濕狀態，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替代傳統的金屬電纜橋架。

目前國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品廣受歡迎，國內廠商作了相應的革新。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注。該項產品的拉伸屈服強度實測值達到同類產品的國際先進水平，材料的電性能達到了國家標準對電器設備的要求，其阻燃性也達到可燃材料的規定要求。寶鋼在征詢舟山市消防部門的意見并邀請專家召開專題研討會后，最終確定戶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構配置

2.1 材料的選擇

傳統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，往往在運輸、安裝過程中就有部分損壞，在使用過程中又因受大氣及各種介質的腐蝕，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晶分子鏈較長、綜合性能優異的塑料合金，內置金屬絲網加強其強度，采用塑料擠出機通過垂直共擠方法制成塑鋼復合型材。采用此復合型材具有重量輕、強度高、抗老化、耐腐蝕以及優良的電氣性能等特點。

2.2 結構的配置處理

傳統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，其長度方向上由于受到鋼板尺寸及鈑金設備規格的限制，使得電纜橋架的加工長度有限，導致電纜橋架在安裝時連接點增多，支撐點也隨之增多。

而塑料合金電纜橋架采用了組合結構形式，在寬度結構上采用型材條板實行多規格配裝。如400 mm、500 mm、600 mm三種不同寬度規格的電纜橋架可用同一種側板、基底板和連接底板方便地進行裝配。調整連接底板寬度或采用間斷式底板結構，可完成各種不同規格電纜橋架的系列要求。在長度方向上由于采用擠出型材，完全可以根據客戶和現場需求隨意確定尺寸，從而使電纜橋架構件輕便、配線靈活、施工簡單、安裝標準。

3 組合式塑料合金電纜橋架材料的構成

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

3.1 電纜橋架側板

作為起負載主要作用的側板，須考慮其在工作狀態的穩定性并控制其變形量，在進行力學設計時，增加了側板的剛性。傳統的電纜橋架一般用鋼板制作，通常采用增加鋼板的厚度來提高側板的剛性，由此增加了材料的用鋼量和結構的重量，同時也增加了制造成本。而塑料擠出成型的電纜橋架通常采用厚壁、多筋、空腔的型材結構，必要時在空腔內放置襯鋼型材，用以提高和滿足制品的強度和剛度需要，從而導致產品制作工藝復雜，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，內置金屬網架加強筋，由塑料擠出機通過垂直共擠方法制成塑鋼復合型材，使側板具有板壁薄、重量輕、強度高、耐腐蝕等諸多優點，并具有較強的抗壓和抗沖擊性，大大提高了制品的安全性能。其次，側板制品壁厚僅為6 mm，（傳統的空腔結構壁厚達20 mm以上），既有金屬的強度，同時又具有塑料優異的耐腐蝕性能，且成本低廉。

3.2 電纜橋架底板

由于電力電纜在為設備供電時會產生熱量，因此在電纜橋架的設計上，其底板一般被設計成階梯式，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構。相鄰底板之間空檔的作用是便于電纜橋架內腔的空氣流通，以達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，可使用不同規格的模具制作，內置鋼條加強筋。底板具有一定的寬度，根據設計，其寬度為內置鋼條直徑的3倍。底板的底部設有多個空檔筋格，可起到減輕構件重量和成型制品收縮均勻的作用。底板上表面設有2個凹槽和1個凸齒，其作用是增加與電纜的摩擦阻力，有利于電纜的安置穩定，它解決了現有電纜橋架底板因設置空檔距離而削弱了底板承載能力與抗壓強度的問題。

3.3 電纜橋架連接構件

電纜橋架具有一定的長度，考慮到生產、運輸、使用和安裝等諸方面的因素，其長度一般控制在6 m以內，隨著電纜線的延長而連接。傳統的連接采用2 mm鋼板制成凹槽形，包覆在電纜橋架下方的外側，再用螺釘進行連接。如使用環境較為惡劣，特別是化工廠或海邊碼頭等，傳統的鋼板連接件受到大氣及酸性介質的腐蝕，容易發生銹蝕損壞。另外，用螺釘連接后由于螺釘尖端部分會出頭與電纜接觸，易發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。其上部設置一凹槽，裝配時該凹槽與側板卡子相互配合。長度連接件的內腔為中空腔，既可減輕自身重量，又可使自攻螺釘的尖端部分隱蔽起來；既有效地防止了電纜線表面受到劃傷，又解決了現有電纜橋架使用鋼板連接件容易銹蝕損壞的問題。

4 組合式塑料合金電纜橋架的創新點

組合式塑料合金電纜橋架結構設計科學，材料組成合理，具有重量輕、強度高、抗老化、耐腐蝕以及優良的電氣性能等諸多優點。它的創新性在于：以系列化、標準化，通用性和安全性作為設計要求的基本定性。系列化及標準化體現在模塊擠出型材可根據要求任意拼裝成多規格、多系列的產品；通用性體現在適用于各類工況條件，特別是在碼頭、高架道路、礦山等腐蝕性較強的環境中使用，更能體現其優越性；安全性體現在從結構強度、材料電性能、材料阻燃性等方面進行了綜合考慮。

5 應用效果及前景

馬跡山礦石中轉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構，因此安裝標準、快捷。如今，組合式塑料合金電纜橋架在馬跡山港區已使用了近兩年，用戶反映不但產品質量好，而且局部更換方便，平時基本上不需要維護和保養，大大降低了安裝和維護的成本。

由此可見，組合式塑料合金電纜橋架是傳統金屬電纜橋架的一種優良替代產品，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越。此外，它可以節約大量鋼材，降低能源消耗，改善環境污染，因此，具有廣泛的推廣應用價值。

[1]內置鋼條的階梯式電纜橋架底板：中國專利，ZL 2007 2 0067902.2[P].2008-01-30.

[2]塑料與金屬網格復合層的電纜橋架側板：中國專利，ZL 2007 2 0067903.7[P].2008-01-30.