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荷载与受力分析埋入地下的电缆套管主要是承受外部荷载的压力,没有内压。通常外部荷载是由电力排管上部土壤,堆积物或汽车的重量组成。土壤荷载是随深度的增加而增加的;汽车荷载属于集中的局部荷载,是通过土层的扩散传递规律对套管施加压力,并伴随由汽车引起的动荷载作用。
为了起见,上海地区电力排管的荷载条件按城市一级道路要求考虑的,即每根电缆套管所承受的外部荷载就等于汽车与土壤的荷载之和。塑料柔性管道的“环压理论”是目前国内外同行广泛接受和应用的管道结构分析理论,即在外荷载作用下,管材横断面变形率Δy/D(%)≥2%,且管壁不发生裂纹。
电力电缆套管变形率指标可达2.5%,也属于柔性管道。根据这个理论,埋地式套管的计算,应将管道与其周围的土壤视为一个完整的结构体系。这个体系在外荷载的作用下,管道截面由正圆逐渐变成椭圆的同时对两侧土壤挤压,产生变形约束(回弹抗力)。
这个回弹抗力呈二次抛物线分布(M.GSpangle),;将使套管周围的土压力分布趋于均匀环压状态,有助于降低环向应力,减小套管的变形,提高管材承受垂直外荷载的能力。在外荷载的作用下,套管截面内;曙产生环向弯曲拉应力,当这个拉应力超过套管自身的弯曲强度时,管壁因沿纵向出现断裂而破坏,丧失承载能力。
因此作为受压套管,弯曲强度是一项必不可少的物理力学性能指标,不能没有,否则就很难确定套管的内在质量是否满足工程的要求。但是在现行 标准《埋地式高压电力电缆用氯化聚氯乙稀(PVC-C)套管》GB/T2479-2004的规定中,还是没有给出这项关键指标,感到难以理解。
由此可以看出,套管的受力除了与其所承受的外荷载和自身的材料性能有关,还与套管周围回填土的性质和密实程度有关。因此,直埋排管在施工时对回填土工艺提出了特殊的要求,不仅回填土材料要按规定选择,还要逐层夯实达到规定的密实度,通常是80%一95%才能保证回填土对于套管有足够的支撑──分担受力。
施工单位很难保证直埋排管回填土的施工质量,影响了电缆线路的和使用寿命,这也正是为什么上海地区要选择现浇混凝土排管的重要原因之一。3.试验温度与环片热压缩力电缆排管通流试验资料表明,当电缆线芯持续载流的 工作温度达到90℃时,套管内壁长期的温度一般在70℃左右;当电缆线芯偶而出现过载的温度105℃(电缆生产厂要求,为了延长电缆的使用寿命,对于电缆过载偶然出现次数和持续时间应控制在小范围)。疏松的回填工对埋地式套管受力是非常不利的。但是在大多数情况下试验过载的持续时间约5h时,套管内壁的短期温度 不会超过90℃。01
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