電纜終端平臺數(shù)值分析

1、電纜終端平臺數(shù)值分析電纜終端塔是電力電纜行業(yè)普遍使用的空間結(jié)構(gòu)，其能否在各種環(huán)境載荷下保持工作狀態(tài)，直接關(guān)系著電力電纜的安全運(yùn)行。我們對電纜終端塔能否在各種環(huán)境載荷下保持工作狀態(tài)比較關(guān)注。通過對08年虎黃線終端頭隱患、12年儒林終端平臺變形、13年芳花增甲線隱患等案例的分析，認(rèn)為主要原因是：地基沉降。廣州地區(qū)地下水資源豐富，且地下水位較高，隨著廣州城市化進(jìn)程飛速發(fā)展，新建的地鐵線路、高層建筑、高架橋梁、隧道等建筑會導(dǎo)致施工地段周邊的水土流失。當(dāng)電纜終端在這些施工點(diǎn)附近敷設(shè)時，有可能會導(dǎo)致電纜走廊、電纜終端場下沉，從而導(dǎo)致電纜終端下沉 。嚴(yán)重影響電纜終端平臺的工作狀態(tài)。因此對終端平臺受力狀況的分

2、析顯得尤為重要。由于終端平臺形式多樣，工況組合復(fù)雜繁多，不能一一羅列，故本次匯報主要以某終端平臺為例，針對四種典型工況進(jìn)行匯報。結(jié)論未必完全正確，但是是我們大學(xué)生參與班組日常生產(chǎn)后的一種理論聯(lián)系實(shí)際的思考。具體分析過程見附錄一。實(shí)際運(yùn)行關(guān)注的重點(diǎn)是：平臺能不能承受沉降產(chǎn)生的力？頻繁的沉降隱患是不是可以通過平臺的改進(jìn)進(jìn)而避免？平臺的設(shè)計有沒有考慮沉降荷載？考慮了多少？通過上述分析，尚且不能完全解決這些問題，究其原因，主要是因?yàn)榫唧w沉降情況不明了，沒有規(guī)范和成熟的理論支持，在這里，我僅拋磚引玉，希望集思廣益。在今后的工作當(dāng)中，就類似的問題，我們青年員工還會多加探討，以期在解決實(shí)際問題時，能學(xué)以致用

3、，奉獻(xiàn)綿薄之力。附錄一：電纜終端平臺數(shù)值分析一、 原始數(shù)據(jù)以某終端平臺為資料，建立大型CAD初始三維模型，采用比較流行的經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證效果較好的梁桿混合單元模型進(jìn)行分析。梁單元：beam189；桿單元：link8。根據(jù)大型鋼結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)簡化模型，忽略連接板及各種規(guī)格的鋼板，只計入角鋼受力。（1）材料數(shù)據(jù)儒林站電纜終端塔角鋼均采用Q345，屈服強(qiáng)度下限為345MPa，彈性模量E=2.06×105 MPa，泊松比0.3，密度7850kg/m2。Q345本構(gòu)曲線點(diǎn)號01234應(yīng)變02×1034.6×1030.020.025應(yīng)力0412e+6345e+6510e+6510e

4、+6從收集的儒林站紙質(zhì)CAD施工圖紙中得到如下資料，根據(jù)角鋼界面如下：L40X3、L63X5、L70X5 、L80X6、L90X7、L90X8、 L100X8、L125X8，查表得到桿單元截面積：Q345桿L40X3面積:2.36×104 mm2 、Q345桿L63X5面積:6.14×104 mm2、Q345桿L70X5面積:6.88×104 mm2 、Q345桿L80X6面積:9.40×104 mm2、Q345桿L90X7面積:12.3×104 mm2 、Q345桿L90X8面積:13.94×104 mm2。（2）荷載數(shù)據(jù) 典型工況

5、：1、終端平臺正常使用荷載：鐵塔最大受力F=M*g=(20×12+700+200)*10=11400 N2、終端平臺安裝荷載：鐵塔最大受力F=15900 N3、電纜發(fā)生輕微沉降：鐵塔最大受力F=41400 N4、整體沉降典型位移：參考文獻(xiàn)取典型沉降數(shù)值60mm在實(shí)際中，電纜終端地面處會被會鋼筋混凝土連成一體，電纜發(fā)生沉降，由于沒有相應(yīng)的計算模型及規(guī)范，現(xiàn)采用“土重法”估算直埋電纜輕微沉降時的下拉力。輕微沉降產(chǎn)生的下拉力F=4t/m2 同時沉降范圍從0-100mm不等。（3）約束條件全塔模態(tài)分析時，塔腳全約束；終端平臺受力分析受力分析時，平臺與塔身接觸點(diǎn)全約束。即：Ux=Uy=Uz=0

6、，ROTx=ROTy=ROTz=0。（Ansys約束條件暫時未考慮風(fēng)荷載及掛線荷載）。1、 計算過程1.鐵塔建模及其模態(tài)分析結(jié)果（驗(yàn)證模型的正確性）* 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根據(jù)以上結(jié)果發(fā)現(xiàn)，模態(tài)分析的結(jié)果：自振周期T=0.81s根據(jù)輸電鐵塔規(guī)范T=0.05,H-,-,-,-b+B.=0.711.1s，由此可見，模型正確。2.鐵塔建模體積及密度（驗(yàn)證模型正確性）SUM ALL T

7、HE ACTIVE ENTRIES IN THE ELEMENT TABLE TABLE LABEL TOTALEVOL 2.75522計及節(jié)點(diǎn)板、各種面板等，設(shè)密度為7850×1.3=10990kg/m3G=30679.678N=3067.9678kg=28.117t2、 模擬結(jié)果工況一工況二工況三工況四下面是結(jié)果：工況一情況下：最大綜合位移3.8mm，米塞爾應(yīng)力83Mpa<345Mpa。工況二情況下：最大綜合位移4.9mm，米塞爾應(yīng)力107Mpa<345Mpa。工況三情況下：最大綜合位移15mm，米塞爾應(yīng)力341Mpa<345Mpa。工況四情況下：最大綜合位移6

8、5mm，米塞爾應(yīng)力501Mpa<345Mpa。對30mm、40mm、50mm、60mm、70mm的沉降進(jìn)行分析得到結(jié)果繪制沉降量與最大米塞爾應(yīng)力的關(guān)系如圖所示?？梢姵两盗看笥?0mm時，部分桿件超過屈服強(qiáng)度。四、 結(jié)果分析及結(jié)論1、正常運(yùn)行和施工，終端平臺強(qiáng)度能夠達(dá)到要求。2、電纜發(fā)生沉降，鐵塔產(chǎn)生屈服破壞，僅對平臺改造指標(biāo)不治本，無法解決問題根源。3、鋼材選用、放置不合理影響整體抗拉強(qiáng)度。例如虎黃甲乙線4、電纜終端場將混凝土與電纜或電纜保護(hù)管澆筑一起。地面出現(xiàn)沉降時，會連接電纜整體沉降，必然會電纜終端沉降。五、 反措電纜終端塔、電纜走廊及電纜終端場施工設(shè)計階段，只考慮電纜及瓷套管重量的

9、靜荷載和適當(dāng)?shù)膭雍奢d（規(guī)程中沒有沉降時荷載的計算處理意見），并未考慮電纜走廊及電纜終端場的沉降。防沉降措施：1、采用酒杯方式固定電纜上架，可以為終端塔的電纜頭留下充足的裕度；2、近終端塔基礎(chǔ)位置采用木樁加固基礎(chǔ)，電纜最好能夠與樁基礎(chǔ)固定在一起；3、設(shè)計單位應(yīng)該全力配合運(yùn)行單位，根據(jù)運(yùn)行單位需求改造電纜終端平臺；4、電纜在終端場敷設(shè)上塔段應(yīng)向下彎曲，保留一定裕度，即使出現(xiàn)沉降，也可由電纜自行消化。附錄二：脈沖超聲波油面探測方案一、需求分析：抗電磁干擾性能強(qiáng)、速度快、精度高、污染少、應(yīng)用廣泛、成本低。二、超聲波脈沖法原理聲阻抗Z瓷=1.03e7kg/(m2·s)Z油=1.23e6kg/(m2·s) Z空氣=4.1e2kg/(m2·s)