电缆终端平台数值分析

1、电缆终端平台数值分析电缆终端塔是电力电缆行业普遍使用的空间结构，其能否在各种环境载荷下保持工作状态，直接关系着电力电缆的安全运行。我们对电缆终端塔能否在各种环境载荷下保持工作状态比较关注。通过对08年虎黄线终端头隐患、12年儒林终端平台变形、13年芳花增甲线隐患等案例的分析，认为主要原因是：地基沉降。广州地区地下水资源丰富，且地下水位较高，随着广州城市化进程飞速发展，新建的地铁线路、高层建筑、高架桥梁、隧道等建筑会导致施工地段周边的水土流失。当电缆终端在这些施工点附近敷设时，有可能会导致电缆走廊、电缆终端场下沉，从而导致电缆终端下沉 。严重影响电缆终端平台的工作状态。因此对终端平台受力状况的分

2、析显得尤为重要。由于终端平台形式多样，工况组合复杂繁多，不能一一罗列，故本次汇报主要以某终端平台为例，针对四种典型工况进行汇报。结论未必完全正确，但是是我们大学生参与班组日常生产后的一种理论联系实际的思考。具体分析过程见附录一。实际运行关注的重点是：平台能不能承受沉降产生的力？频繁的沉降隐患是不是可以通过平台的改进进而避免？平台的设计有没有考虑沉降荷载？考虑了多少？通过上述分析，尚且不能完全解决这些问题，究其原因，主要是因为具体沉降情况不明了，没有规范和成熟的理论支持，在这里，我仅抛砖引玉，希望集思广益。在今后的工作当中，就类似的问题，我们青年员工还会多加探讨，以期在解决实际问题时，能学以致用

3、，奉献绵薄之力。附录一：电缆终端平台数值分析一、 原始数据以某终端平台为资料，建立大型CAD初始三维模型，采用比较流行的经过实践验证效果较好的梁杆混合单元模型进行分析。梁单元：beam189；杆单元：link8。根据大型钢结构受力特点简化模型，忽略连接板及各种规格的钢板，只计入角钢受力。（1）材料数据儒林站电缆终端塔角钢均采用Q345，屈服强度下限为345MPa，弹性模量E=2.06×105 MPa，泊松比0.3，密度7850kg/m2。Q345本构曲线点号01234应变02×1034.6×1030.020.025应力0412e+6345e+6510e+6510e

4、+6从收集的儒林站纸质CAD施工图纸中得到如下资料，根据角钢界面如下：L40X3、L63X5、L70X5 、L80X6、L90X7、L90X8、 L100X8、L125X8，查表得到杆单元截面积：Q345杆L40X3面积:2.36×104 mm2 、Q345杆L63X5面积:6.14×104 mm2、Q345杆L70X5面积:6.88×104 mm2 、Q345杆L80X6面积:9.40×104 mm2、Q345杆L90X7面积:12.3×104 mm2 、Q345杆L90X8面积:13.94×104 mm2。（2）荷载数据 典型工况

5、：1、终端平台正常使用荷载：铁塔最大受力F=M*g=(20×12+700+200)*10=11400 N2、终端平台安装荷载：铁塔最大受力F=15900 N3、电缆发生轻微沉降：铁塔最大受力F=41400 N4、整体沉降典型位移：参考文献取典型沉降数值60mm在实际中，电缆终端地面处会被会钢筋混凝土连成一体，电缆发生沉降，由于没有相应的计算模型及规范，现采用“土重法”估算直埋电缆轻微沉降时的下拉力。轻微沉降产生的下拉力F=4t/m2 同时沉降范围从0-100mm不等。（3）约束条件全塔模态分析时，塔脚全约束；终端平台受力分析受力分析时，平台与塔身接触点全约束。即：Ux=Uy=Uz=0

6、，ROTx=ROTy=ROTz=0。（Ansys约束条件暂时未考虑风荷载及挂线荷载）。1、 计算过程1.铁塔建模及其模态分析结果（验证模型的正确性）* INDEX OF DATA SETS ON RESULTS FILE *SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE1 1.2533 1 1 12 1.2781 1 2 23 1.7388 1 3 3根据以上结果发现，模态分析的结果：自振周期T=0.81s根据输电铁塔规范T=0.05,H-,-,-,-b+B.=0.711.1s，由此可见，模型正确。2.铁塔建模体积及密度（验证模型正确性）SUM ALL T

7、HE ACTIVE ENTRIES IN THE ELEMENT TABLE TABLE LABEL TOTALEVOL 2.75522计及节点板、各种面板等，设密度为7850×1.3=10990kg/m3G=30679.678N=3067.9678kg=28.117t2、 模拟结果工况一工况二工况三工况四下面是结果：工况一情况下：最大综合位移3.8mm，米塞尔应力83Mpa<345Mpa。工况二情况下：最大综合位移4.9mm，米塞尔应力107Mpa<345Mpa。工况三情况下：最大综合位移15mm，米塞尔应力341Mpa<345Mpa。工况四情况下：最大综合位移6

8、5mm，米塞尔应力501Mpa<345Mpa。对30mm、40mm、50mm、60mm、70mm的沉降进行分析得到结果绘制沉降量与最大米塞尔应力的关系如图所示。可见沉降量大于60mm时，部分杆件超过屈服强度。四、 结果分析及结论1、正常运行和施工，终端平台强度能够达到要求。2、电缆发生沉降，铁塔产生屈服破坏，仅对平台改造指标不治本，无法解决问题根源。3、钢材选用、放置不合理影响整体抗拉强度。例如虎黄甲乙线4、电缆终端场将混凝土与电缆或电缆保护管浇筑一起。地面出现沉降时，会连接电缆整体沉降，必然会电缆终端沉降。五、 反措电缆终端塔、电缆走廊及电缆终端场施工设计阶段，只考虑电缆及瓷套管重量的

9、静荷载和适当的动荷载（规程中没有沉降时荷载的计算处理意见），并未考虑电缆走廊及电缆终端场的沉降。防沉降措施：1、采用酒杯方式固定电缆上架，可以为终端塔的电缆头留下充足的裕度；2、近终端塔基础位置采用木桩加固基础，电缆最好能够与桩基础固定在一起；3、设计单位应该全力配合运行单位，根据运行单位需求改造电缆终端平台；4、电缆在终端场敷设上塔段应向下弯曲，保留一定裕度，即使出现沉降，也可由电缆自行消化。附录二：脉冲超声波油面探测方案一、需求分析：抗电磁干扰性能强、速度快、精度高、污染少、应用广泛、成本低。二、超声波脉冲法原理声阻抗Z瓷=1.03e7kg/(m2·s)Z油=1.23e6kg/(m2·s) Z空气=4.1e2kg/(m2·s)