高压电缆敷设于长距离大桥应对 大桥伸缩缝问题的探讨
方晓明曹志强”
（1.上海市南电力（集团）有限公司上海2002222.上海市电力公司电力科学研究院上海200437）
摘要：阐述了影响长距离大桥伸缩装置伸缩量的基本因素指出高压电缆敷设于长距离大桥必须解决大桥伸缩缝问题，就应对桥梁伸缩提出了解决方案介绍了电绩伸缩装置在国内电绩工程中的应用情况.关键词：电缆伸缩装置：高压电缆工程：长距离桥梁作者简介：方晓明（1955）男工程师从事电力工程管理工作. 中图分类号：TM726.4文献标志码：A文章编号：1001-9529（2013)03-0618-05
High-oltage cable laying along the long-distance bridge response to the problem of bridge expansion joint
Abstract: High-roltage cable laying along the long-distance beridge response to the peoblem of bridge exspansion joint must be solved jt is addressed this critical issae this article will deal with proposed solutions to the bridge strel=hing ths similar to the cable bridge prjeet for the future to pevide relevant esperienee and basis.Key words: cable retractor device; high-oltage cable engineering long-distance bridge
缆的建设也进入了崭新的一页.而为了满足电网 随着上海城市规模的不断扩大城市电力电建设出现了敷设于长距离大桥的高压电缆工程：洋山深水港的建设--洋山深水110kV降压站进线工程的电力线路建设：上海长江随桥的建 设一220kV崇明联网工程的电力线路建设，而面对该工程如何解决桥梁伸缩对于电缆的影响成为关键问题.
称之为折角.
图1杨梁伸缩产生的倾斜角
（1）温度变化
影响桥梁伸缩量的主要因素是温度变化.温度变化分为线性温度变化和非线性温度变化线性温度变化对桥梁伸缩量影响占据主导地位.在外界温度环境的变化梁体内部温度分布不均匀，梁体端部在材料热性能的变化下产生角变位-对 跨径小的桥梁（L≤8m）线膨胀系数很小，可不予考虑：对大跨径桥梁，设计时必须引起足够重视.所以电缆在跨越大跨度的桥梁伸缩缝时必须缩缝时必须使用小型电缆伸缩装置，确保电缆随 使用大型电缆伸缩装置在跨越小跨度的桥梁伸着大桥伸缩而同步伸缩，
1影响大桥伸缩装置伸缩量的基本因素
地震等的动载荷的影响在桥梁的两端产生伸缩 桥梁由于受到温度的变化、车辆的通行、风、和折角.对于吊桥、斜拉桥等软结构大长度桥梁，要同时考虑这两种因素：而对于铁桥、混凝土桥等计故只考虑长度方向的伸缩变化 硬结构小型桥梁，由于折角变化不大，可忽略不
当对桥梁施加载荷时、桥梁产生挠曲变形梁的两侧或单侧产生伸缩，或者出现如图！所示的在桥梁端部产生9的倾斜角此倾斜角的现象就
（2）混凝土的徐变和收缩
混凝土的收缩、徐变是混凝土构件本身所固有的属性，也是一种随机现象，混凝土的配合比、水灰比、塌落度、水泥品种、温度、相对湿度、混凝 土的加载龄期、持荷时间和强度等对混凝土收缩、徐变影响很大：钢筋混凝土桥和预应力混凝土桥均需考虑其收缩和徐变.
（3）各种荷重所引起的桥梁挠度
各种荷载引起的桥梁饶度桥梁在活载、恒载的作用下端部发生角变位，使伸缩装置产生垂直、水平及角变位如果梁体比较高还会发生震动-
2桥梁电缆吸收伸缩装置原理
2.1不采取伸缩吸收产生的后果
如果不对电缆的伸缩量进行吸收和补偿，在桥梁产生收缩时，由于电缆的频繁的弯曲造成弯折或在桥梁产生拉伸时将对电缆产生过大的张 力-这种状态多次反复发生的结果最坏的情况是造成电缆断裂（在此之前发生绝缘击穿）.
2.2桥梁电缆吸收伸缩装置原理
方通过伸缩装置（offse）吸收桥梁的伸缩和折角 对于大长度的桥梁来说，在桥梁伸缩缝的地是行之有效的方法，能够有效的吸收桥梁伸缩所来消除或最大程度地降低伸缩和折角变化对电缆造成的不利影响.
（1）伸缩吸收
将电缆顶点固定敷设在可移动轨道B（见图2桥梁电缆伸缩吸收装置原理图实线B）上，电缆两端固定在桥梁上，随着桥梁的伸缩电缆通过顶点A的移动，电缆弯曲弧内电缆自动移动，电缆弯曲半径从RO变为R1从而高效的吸收了桥 梁的水平伸缩.
图2桥梁电缆仲缩吸收装置原理图
通常对于移动量小的混凝土桥，在olset的顶点部使用夹具固定夹具采用可动的结构（能够旋转和沿着滑槽呈斜线移动）.对于移动量大
的斜拉桥的ollse需采用滑动机制，设置了均匀动作机构，在此基础上进行电缆的敷设和固定.此结构的特点是为了减小设置的空间在均匀动 作机构和地面之间采用以无油滑动轴承来代替导轮-
（2）折角吸收的实现
直、水平方向的折角可自由旋转，但对于扭曲及 如下图所示在折角部连接上销.此销对于垂伸缩则为刚性体，在其内部通过电缆可以防止除折角以外其他变形力的影响.
图3折角吸收装置示意图
2.3伸缩装置尺寸的计算
2.3.1实现伸缩的吸收需满足的3个条件
曲半径以上即不能低于15×1.5D=22.5D； （1）收缩时电缆的最小弯曲半径是在容许弯
2D m
（3）为了使电缆在30年期间即使发生反复的累积疲劳破坏系数（∑n/N）在0.5（考虑到足 的伸缩也能保持铝护套的完好性，以Minor法则够的安全裕度）以下，来决定alfset的尺寸.（累积疲劳破坏系数（∑n/N）=1时、铝护套断裂）.
2.3.2计算公式
（1）初期弯曲半径
（2）伸缩后弯曲车径
（3）伸缩后offset 幅宽
F=F.n（据此判断空间是否够用.）
（4）铝护套疲劳应变
（5）铝护套破裂时伸缩次数
（6）铝护套累计疲劳法则
N
式中L初期affset 半节距：F初期 affset幅宽：m伸缩量的一半：L伸缩后adset半节距：n-30年伸缩次数
算出上述的各个尺寸之后再决定滑动板位N.
2.3.3offset弯曲半径确定依据
根据日本《电气协同研究第61卷第1号》标准规定铝护套电缆在施工时弯曲半径最低允许值不能超过铝护套平均直径的15倍.考虑到在桥梁上敷设电缆的安全性取1.5倍安全预度则运行时可取22.5倍及以上铝护套平均直径是较 为安全的
经试验检测，铝护套电缆弯曲半径为15倍的铝护套平均直径，在15倍铝管外径下反复弯曲12-15次铝套方只是出现轻微的疲劳痕迹，
220kV电缆规格为1×800mm²；铝护套平均外 实际offset弯曲半径确定如下：电缆电压为径为114.2mm；客许弯曲半径22.5Ds为114.2x15×1.5=2570mm.其中Ds为铝护套平均外径；15为一般电缆的容许弯曲半径；1.5为目标余 量.
2.4电缆伸缩装置
（1）应对小伸缩缝的电缆伸缩装置
当天气变热时，由于热胀冷缩大桥伸缩缝变小大桥左侧箱梁向右移动则电缆固定装置跟随 向右移动并且在左侧箱梁内滑动此时可动夹具就如图4、图5所示向右上方向移动，反之天气变冷时也亦然，
图4电揽伸缩装置（小伸维缝）示意图
图5电境仲缩装置（小仲缠缝）
（2）应对大伸缩缝的电缆伸缩装置
对于移动量大的斜拉桥的电缆伸缩装置需采用滑动机制，设置了均匀动作机构，在此基础 上进行电缆的敷设和固定，此结构的特点是，为了减小设置的空间在均匀动作机构和地面之间采用以无油滑动轴承来代替导轮.（见图6、图7)
3电缆伸缩装置在国内电缆工程中的应用
洋山深水110kV降压站进线工程选用的是110kV电缆（见表1）该电缆自从2005年投运至今已安全运行7年.该工程中东海大桥的混凝土桥非通航孔全长22.587km，选用最大伸缩量 ±150mm；混凝土桥非主通航孔全长1320m最大伸缩量±200mm；主通航孔斜拉索桥全长830m最大伸缩量380--440mm;颗珠山大桥斜（见表2）[3） 拉索桥全长630m最大伸缩量420--480mm
220kV崇明联网工程选用的是220kV电缆（详见表1）该电缆自从2009年6月中旬投运至今已安全运行3年.该工程中上海长江大桥主桥mm叠合梁与混凝土箱梁最大伸缩量为±280 全长9.97km.混凝土箱梁最大伸缩量为±200mm斜拉桥两端的最大伸缩量为±880mm.在电缆线路上采用了电缆伸缩装置共计38套其中
图6电缆伸装置（大伸缩缝）
小电缆伸缩装置34套，位于混凝土箱梁接缝处；大电缆伸缩装置4套分别位于上海长江大桥斜拉桥的大伸缩缝位置（见表2）.
图7电缆伸缩装置（大伸缠缝）
表1110kV电缆结构
指标 洋山深水110kV 降压站进线工程 220 kV崇明 联网工程电缆规格 1 ×630 mna 1 ×800 rerm?铝护套平均外径/mm 电缆外径/mm 86 95 114.2 126.2客许高半径mm 电项量量/g 86 ×15 ×1.5 ±1 935 13 19.86114.2 ×15 × 1.5 =2 570
注：1）容许宽由辛径=15x1.5D其中：Dx:铝护套平均外径：一般电搅的容许由率径：15目标余量：1.5.
表2 上海长江大桥大伸缩缝的参数
洋山工程- 洋山工程- 220kV明联网指标 东海大桥科控楼 50m直部 珠山斜拉桥 崇明岛之斜拉桥 工程长兴岛至固定负荷移动量 位移负荷 140/ 140 -60 140/140 60 166 166风力、温度、制动力 240/ 240 240/ 240 190/ 19050m直桥 40/40 [推测）105 = 梗部 140/ 140车辆负荷位移量 轻轨负荷位移量 247/ 247 137/ 137总位移量 380/ 440 430/ 480 880/ 880
注：1)东海大梗斜拉桥：设置在斜拉柜和邻接的混湿土桥的败设框内；2) 颗珠山斜拉梗：斜拉桶的伸缩位置在距斜拉大约70=处在此位置上设置伸缩装置.
4电缆伸缩装置设计计算举例
（1）初始设定值
设 R =3 000 mm; F. =2 500 mm.
（2）计算结果
计算结果见表3-表4
半径为2576mm，大于容许的最小弯曲半径2 从表中的计算结果来看，伸缩后olfset弯曲570mm满足要求.在设计30年设想疲劳时推测伸缩累积疲劳系数能够维持在0.5以下.
表3 mm移动量 项目 计算结果计算结果 280 280 说明初期ol半节距 4 593 4 873 8 660 5 153伸缩后ol半节距 伸继后ol幅宽 2 869 2 007伸缩后弯由半径 2 576 3 810 >22. 5D = 2 570
参考文献：
[1] JT/T327-1997，公路桥象橡胶伸缩装置[5].[2] 徐顺岭杜宇张金鹏，试论桥梁伸缠缝问题[门].河南XU Slum-ling DEU Yu ZHANC Jin-pemg. On espansion 交通科技梁工程200020（3)：7-9.joint of beidge [J]. Seience and Technology of Henan Cm[e] munication 2000 20( 3) : 7-9 孟镇簧尊东海大桥数设电力电绩设计探讨[C]上海电气工程设计研究会2007年学术年会论文集[] 孟输龚尊东海大高压电揽工程设计[].华东 电力，2007 35[3] :62-65.MENG Yu GONG Zum. Engineering designs for high vollagecable laying alng Donhai Brile [J]. Eat Chir Electric Por 2007 35( 3) : 62-65.[s] 孟输朱爱钧陆款.上海长江桥随工程敷设220kV电绩的说计要点[J].供用电，26（3）：12-15. MENG Yα ZHU Ai-jum LU Xin. The design philesphy of220 kV power cable laying in Slanghai Clangjiang Bridge & Tumel Pmjet[J]. Dzribation & Utilistice 2009 26( 3] : 12-15.收稿日期:2013-01-14
5结语
电缆伸缩装置的应用在国内也仅限于上海洋山深水港110kV电缆工程和220kV崇明联网工程-在220kV崇明联网工程实施过程中遇到了 前所未有的问题：电缆伸缩装置与其他管线通道的冲突问题一60米箱梁的电缆伸缩装置重新修改布局箱梁内的实际坡度与设计坡度不一致问题一-测量坡度并重新加工底座电缆伸缩装置安装完毕后电缆敷设问题一需要拆除部分装 置.在设计、施工技术人员的协调下对这些问题逐一解决并实现了对大小asel技术的消化为今后类似的电缆伸缩装置安装和电缆敷设提供了许多有益的施工经验与方法.
表4
铝护套断熨时负得 设想方式 伸缩次数（设想30年） 伸缩量/mm 伸缠次数（N ）日间温度变化 年间温度变化的1/4 280 ×2 ×1/4 1次/日 1. 1 ×10 (70) 140 357 095 0.030 664 1年间最大 设计最大仲缩量 1次/年 30 (08z) 560 1741 0.017 20.047 9N
2015年全国地热发电装机容量将达100MW
电力简讯
从近日国家能源局、财政部、国士资源部、住房和城乡建设部联合印发的《关于促进地热能开发利用的指导意见》中了解到到2015年全国地热发电装机容量计划达到100MW地热能年利用量达到2000万标准煤.
国家地热能资源数据和信息服务体系全国地热供暖面积达到5亿m地热发电装机容量达到100MW地热能年利用 意见》指出地热能是清洁环保的新型可再生能源.到2015年要基本查清全国地热能资源情况和分布特点建立量达到2000万：标准煤形成地热能资源评价-开发利用技术、关键设备制造、产业服务等比较完整的产业体系.到2020年地热能开发利用量达到5000万：标准煤形成完善的地热能开发利用技术和产业体系.
综合利用示范项目，按照可再生能源电价附加政策要求对地热发电商业化运行项目给予电价补贴政策.通过合同能 意见》提出按照可再生能源有关政策中央财政重点支持地热能资源助察与评估、地热能供热制冷项目、发电和源管理实施的地热能利用项目可按现行税收法律法规的有关规定享受相关税收优惠政策.利用地热能供暖制冷的项目运行电价参照居民用电价格执行，采用地热能供暖（制冷）的企业可参照清洁能源锅炉采暖价格收取采暖费，鼓励各省、区、市结合实际出台具体支持政策，电网企业要按照国家关于可再生能源电力保障性收购的要求落实全额保障 性收购地热发电量义务.
（本刊讯）
