新型大跨距铝合金电缆桥架的结构可行性研究

曹善鹏 刘 莹 唐鸿洋 王 儒 张书豪 孙 巍

（辽阳市忠旺集团有限公司，辽宁 辽阳 111003）

1 前言

在电力工程建设中，电缆桥架是敷设电缆的重要设备之一，常见的材质有镀锌钢、铝合金及玻璃钢[1]。电缆桥架的支撑跨距一般为1.5m-3m[2]，在不便设置桥架支撑的地方电缆桥架的支撑跨距可达6m-9m，此时常用大跨距钢制电缆桥架解决不便设置桥架支撑的问题。但大跨距钢制电缆桥架由于自身材料的问题，有不耐腐、重量过重、不便安装、维护成本高等缺陷，而这与市场所需的重量轻、强度高、防腐性能好、成本低的电缆桥架相违背[3]，因此有必要开发新的大跨距电缆桥以取代原有的钢制电缆桥架。

2 新型大跨距铝合金电缆桥架的断面设计

由于铝合金的抗弯性能较差，为保证大跨距铝合金电缆桥架在支撑跨距较大时仍能保证挠度变形符合标准，且方便生产，该新型大跨距铝合金电缆桥架设计成为分体结构，侧壁采用F型结构，底板采用长方形内加筋的结构，如图1所示。采用此种结构后，与同种规格的钢制大跨距电缆桥架相比重量减轻约32%。

3 建模与模拟

由于该新型大跨距铝合金电缆桥架的断面结构较为复杂，采用CECS-106-2000《铝合金电缆桥架技术规程》中相关公式计算校核的结果与实际测试结果偏差较大，因此，为了获得该大跨距电缆桥架准确的校核结果，本文用三维制图软件建立了桥架模型，应用模拟分析软件对该电缆桥架模型进行了模拟分析，具体模拟情况如下。

3.1 建立几何模型

本文用三维制图软件建立了新型大跨距铝合金电缆桥架的三维模型，如图2所示。

图1 新型大跨距铝合金电缆桥架

图2 新型大跨距铝合金电缆桥架的三维模型

3.2 加载条件

该新型大跨距铝合金电缆桥架的具体加载条件见表1、表2。

表1 底板正向加载条件

表2 侧板正向加载条件

3.3 模拟结果

经模拟分析软件模拟分析后，获得如图3及图4所示结果，从这两个图中可以看出应力最大点出现在与托臂相接触的地方，最大应力为111.673MPa；挠度最大处出现在桥架中部位置，最大挠度为4.205mm。

图3 应力模拟校核结果

图4 位移模拟校核结果

3.4 结果分析

6005A-T6的屈服强度为215MPa（空心型材）～225MPa（实心型材），而本文所设计的大跨距铝合金电缆桥架模拟出的最大应力值远低于6005A-T6的屈服强度值，因此，该大跨距铝合金电缆桥架符合强度设计要求。

铝合金电缆桥架设计要求中规定，铝合金电缆桥架的变形挠度应小于总长的1/300，按照本文桥架的设计长度，挠度应小于20mm。而本文所设计的大跨距铝合金电缆桥架模拟出的最大挠度值远低于规定挠度值，因此，该大跨距铝合金电缆桥架符合挠度设计要求。

由此可见，该种大跨距铝合金电缆桥架结构是一种切实可行的结构方案。

4 结论

本文应用模拟分析的方法，对一种新型大跨距铝合金电缆桥架进行了模拟分析，分析结果表明：采用了该种结构的大跨距铝合金电缆桥架不仅满足了日常工程中的使用要求，还使其相较于普通钢制电缆桥架减重了约32%，该种大跨距铝合金电缆桥架结构是一种切实可行的结构方案。