电缆桥架的安全工作载荷研究

1电缆桥架安全工作载荷的由来电缆桥架的安全工作载荷是桥架结构的关键数据之一。因为这个数据决定桥架的强度、刚度及稳定性，也决定耗费钢材的数量。如果这个数据取值过大，会增加钢材的消耗量，过小则影响桥架的安全使用。可是国内所有电缆桥架的资料都缺乏论证，有的则是抄袭国外旧规范，有的则是避而不谈。无论是国家标准还是行业标准，只有工程建设标准化协会规范中有具体数据，但数据值得商讨。CECS31—2006版中将安全工作载荷称之为均布载荷，沿用了上一世纪后期日本标准，但当时日本桥架的宽度仅600～700ｍｍ，而我国市场上桥架宽度已增至1000～1200ｍｍ，差别不小。但是国内电缆桥架规程中，率先将电缆桥架按承载能力大小分成A、B、C、D四个等级，详见表1。之后各个电缆桥架的规程都引用这一个方法及载荷等级数据。T／CECS31—2017修订时术语与国家标准一致，将“均布载荷”改为“安全工作载荷”，数值则乘以1.3倍，详见表2。这次数值修改主要是考虑到两个因素：（１）计入电缆敷设不均匀而产生的附加应力；（２）电缆桥架可能过载，因为规程规定的容积率为40%～50%，显然有剩余空间。但是1.3的系数没有计入最大可能的超载，显然是不够的，而且，超载时只需强度考核而不需要绕度考核，显然又超出了钢结构规范要求。导致结构过度盈余，造成材料的浪费。

针对这一关键数据，本次新规程（即：《彩色涂层不锈钢电缆桥架工程技术规程》）编写组进行了着重研究，保证材料得到充分利用的同时，达到安全可靠。2

电缆桥架单位容积的电缆荷重确定

2.1电缆在桥架中占据的空间电缆横截面为圆型，它的横截面积S＝πｄ２／４。式中，ｄ为电缆外径。假定电缆在桥架上均匀排列，两电缆间的狭小空间能否敷设小截面电缆？答案是不可以。因为GB16895.6—2014指出小截面电缆会因为散热不利而过热，因此这个狭小空间只能用作散热，选择电缆桥架中实际占有空间等于ｄ×ｄ，详见图１。2.2

电缆桥架的最大允许容积理想情况是电缆紧靠排列，充满桥架的宽和高，求得：X%＝π／４＝０.78。即容积＞78％时，桥架盖板无法盖上，而实际工程容积率＜78％。这也让笔者所在的编写组得出结论，当电缆桥架的额定容积率为50％时，其极限过载倍数是1.5，也说明T／CECS

31—2017版考虑过载1.3倍是不够的。过载倍数取1.5，正好符合钢结构规范的规定，即按安全工作载荷的1.5倍校验强度。3电缆桥架单位容积的电缆荷重设Q为电缆单位长度的质量kg／m，d为电缆外径cm。那么电缆桥架单位容积的电缆荷重为：Z＝Q／d２，详见表3。

由表3可以看出，（1）35mm２及以下小截面电缆对应的Z值小。（2）4＋1芯电缆的Z值较小，而3＋1芯及4芯等截面电缆对应的Z值较大；具有代表性的数值为0.34kg／cm2

·m

及0.36kg／cm2

·m，取平均数为0.35kg／cm2

·m。（３）表3采用铜导体多芯电缆为代表测算，它的结果也适用于其他类型电缆。例如低压铜导体单芯电缆，它的Z值在0.3～0.36kg／cm2

·m之间，平均值0.35kg／cm2

·m与多芯电缆相同。中压电缆，由于绝缘厚，导致电缆外径大于同截面低压电缆，经测算，Z值小于0.2kg／cm2

·m。综上所述，确定电缆桥架安全工作载荷ZA的条件是：（1）以电缆桥架50％容积率计；（2）电缆桥架单位容积的电缆荷重以0.35kg／cm2·m计，于是：ZA＝0.35×50％×B×H×10－2（kg／m）。即：ZA＝1.75×B×H×10－3（kg／m）。式中，B×H为电缆桥架的宽乘以高，ｍｍ。计算结果作为新规程的安全工作载荷，分为A、B、C、D、E五个等级，详见表4。

4分析与讨论4.1

新规程与CECS31—2006版比较虽然2006版已废弃，但是2017版是在它的基础上修改的，需要追本求源。安全工作载荷新规程与T／CECS31—2006版比较详见表５。需要强调的是，2006版D级只适用于桥架宽度700mm及以下规格，若超过700mm则存在安全隐患，这在此前是未知的。4.2

新规程与T／CECS31—2017版比较安全工作载荷新规程与T／CECS

31—2006版比较详见表６。从表6可知：（１）安全工作载荷分别降低了14％～23％，其节省钢材的意义不容小觑，保守估计可节约钢材20％，这对电缆桥架行业来说是一个相当大的数字。（２）2017版规定D级载荷的桥架宽度允许1000mm，根据本文325kg／m的最大宽度仅900mm，因此1000mm宽度有安全风险。本规程采用A、B、C、D和E五级安全工作载荷是一个创新，而且找到了安全工作载荷与桥架容积B×H的函数关系较合理，又便于掌握，对制造行业及电缆桥架工程建设无疑是一个贡献。4.3

本规程中安全工作载荷表达方法由于T／CECS

31—2017规范尚在执行中，较为理想的办法是对此内容作局部修订，若有困难，不得已则本规程采用两组数据并存，Q型符合T／CECS

31—2017，而P型则体现本研究成果，以作过渡，见表７。4.4是否需要另加余量答案是不需要。因为以1.