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荷載與受力分析埋入地下的電纜套管主要是承受外部荷載的壓力,沒有內壓。通常外部荷載是由電力排管上部土壤,堆積物或汽車的重量組成。土壤荷載是隨深度的增加而增加的;汽車荷載屬于集中的局部荷載,是通過土層的擴散傳遞規律對套管施加壓力,并伴隨由汽車引起的動荷載作用。
為了起見,上海地區電力排管的荷載條件按城市一級道路要求考慮的,即每根電纜套管所承受的外部荷載就等于汽車與土壤的荷載之和。塑料柔性管道的“環壓理論”是目前國內外同行廣泛接受和應用的管道結構分析理論,即在外荷載作用下,管材橫斷面變形率Δy/D(%)≥2%,且管壁不發生裂紋。
電力電纜套管變形率指標可達2.5%,也屬于柔性管道。根據這個理論,埋地式套管的計算,應將管道與其周圍的土壤視為一個完整的結構體系。這個體系在外荷載的作用下,管道截面由正圓逐漸變成橢圓的同時對兩側土壤擠壓,產生變形約束(回彈抗力)。
這個回彈抗力呈二次拋物線分布(M.GSpangle),;將使套管周圍的土壓力分布趨于均勻環壓狀態,有助于降低環向應力,減小套管的變形,提高管材承受垂直外荷載的能力。在外荷載的作用下,套管截面內;曙產生環向彎曲拉應力,當這個拉應力超過套管自身的彎曲強度時,管壁因沿縱向出現斷裂而破壞,喪失承載能力。
因此作為受壓套管,彎曲強度是一項必不可少的物理力學性能指標,不能沒有,否則就很難確定套管的內在質量是否滿足工程的要求。但是在現行 標準《埋地式高壓電力電纜用氯化聚氯乙稀(PVC-C)套管》GB/T2479-2004的規定中,還是沒有給出這項關鍵指標,感到難以理解。
由此可以看出,套管的受力除了與其所承受的外荷載和自身的材料性能有關,還與套管周圍回填土的性質和密實程度有關。因此,直埋排管在施工時對回填土工藝提出了特殊的要求,不僅回填土材料要按規定選擇,還要逐層夯實達到規定的密實度,通常是80%一95%才能保證回填土對于套管有足夠的支撐──分擔受力。
施工單位很難保證直埋排管回填土的施工質量,影響了電纜線路的和使用壽命,這也正是為什么上海地區要選擇現澆混凝土排管的重要原因之一。3.試驗溫度與環片熱壓縮力電纜排管通流試驗資料表明,當電纜線芯持續載流的 工作溫度達到90℃時,套管內壁長期的溫度一般在70℃左右;當電纜線芯偶而出現過載的溫度105℃(電纜生產廠要求,為了延長電纜的使用壽命,對于電纜過載偶然出現次數和持續時間應控制在小范圍)。疏松的回填工對埋地式套管受力是非常不利的。但是在大多數情況下試驗過載的持續時間約5h時,套管內壁的短期溫度 不會超過90℃。
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