新型大跨距鋁合金電纜橋架的結構可行性研究

曹善鵬 劉 瑩 唐鴻洋 王 儒 張書豪 孫 巍

（遼陽市忠旺集團有限公司，遼寧 遼陽 111003）

1 前言

在電力工程建設中，電纜橋架是敷設電纜的重要設備之一，常見的材質有鍍鋅鋼、鋁合金及玻璃鋼[1]。電纜橋架的支撐跨距一般為1.5m-3m[2]，在不便設置橋架支撐的地方電纜橋架的支撐跨距可達6m-9m，此時常用大跨距鋼制電纜橋架解決不便設置橋架支撐的問題。但大跨距鋼制電纜橋架由于自身材料的問題，有不耐腐、重量過重、不便安裝、維護成本高等缺陷，而這與市場所需的重量輕、強度高、防腐性能好、成本低的電纜橋架相違背[3]，因此有必要開發新的大跨距電纜橋以取代原有的鋼制電纜橋架。

2 新型大跨距鋁合金電纜橋架的斷面設計

由于鋁合金的抗彎性能較差，為保證大跨距鋁合金電纜橋架在支撐跨距較大時仍能保證撓度變形符合標準，且方便生產，該新型大跨距鋁合金電纜橋架設計成為分體結構，側壁采用F型結構，底板采用長方形內加筋的結構，如圖1所示。采用此種結構后，與同種規格的鋼制大跨距電纜橋架相比重量減輕約32%。

3 建模與模擬

由于該新型大跨距鋁合金電纜橋架的斷面結構較為復雜，采用CECS-106-2000《鋁合金電纜橋架技術規程》中相關公式計算校核的結果與實際測試結果偏差較大，因此，為了獲得該大跨距電纜橋架準確的校核結果，本文用三維制圖軟件建立了橋架模型，應用模擬分析軟件對該電纜橋架模型進行了模擬分析，具體模擬情況如下。

3.1 建立幾何模型

本文用三維制圖軟件建立了新型大跨距鋁合金電纜橋架的三維模型，如圖2所示。

圖1 新型大跨距鋁合金電纜橋架

圖2 新型大跨距鋁合金電纜橋架的三維模型

3.2 加載條件

該新型大跨距鋁合金電纜橋架的具體加載條件見表1、表2。

表1 底板正向加載條件

表2 側板正向加載條件

3.3 模擬結果

經模擬分析軟件模擬分析后，獲得如圖3及圖4所示結果，從這兩個圖中可以看出應力最大點出現在與托臂相接觸的地方，最大應力為111.673MPa；撓度最大處出現在橋架中部位置，最大撓度為4.205mm。

圖3 應力模擬校核結果

圖4 位移模擬校核結果

3.4 結果分析

6005A-T6的屈服強度為215MPa（空心型材）～225MPa（實心型材），而本文所設計的大跨距鋁合金電纜橋架模擬出的最大應力值遠低于6005A-T6的屈服強度值，因此，該大跨距鋁合金電纜橋架符合強度設計要求。

鋁合金電纜橋架設計要求中規定，鋁合金電纜橋架的變形撓度應小于總長的1/300，按照本文橋架的設計長度，撓度應小于20mm。而本文所設計的大跨距鋁合金電纜橋架模擬出的最大撓度值遠低于規定撓度值，因此，該大跨距鋁合金電纜橋架符合撓度設計要求。

由此可見，該種大跨距鋁合金電纜橋架結構是一種切實可行的結構方案。

4 結論

本文應用模擬分析的方法，對一種新型大跨距鋁合金電纜橋架進行了模擬分析，分析結果表明：采用了該種結構的大跨距鋁合金電纜橋架不僅滿足了日常工程中的使用要求，還使其相較于普通鋼制電纜橋架減重了約32%，該種大跨距鋁合金電纜橋架結構是一種切實可行的結構方案。