桥梁敷设电缆伸缩补偿过程动力学建模及动态响应分析

桥梁敷设电缆通常采用伸缩补偿装置(OFFSET)用以抵消桥梁位移对电缆本体结构稳定性的影响,OFFSET装置的实时补偿效能对于桥梁敷设电缆的安全运行至关重要。以跨海大桥原型OFFSET为研究对象,建立其刚柔混合多体动力学模型,计算在位移载荷和位移–电流复合载荷下OFFSET装置的补偿效能。将电缆夹具的位移响应计算结果作为边界,通过对电缆本体的电–热–结构有限元仿真获取了电缆本体力学响应。通过将数值仿真结果与原型OFFSET装置补偿试验结果对比验证了所建立模型的有效性。研究结果表明:采用OFFSET装置能够实现设计的补偿效能,桥梁敷设电缆的应力最大分布在固定夹具处。在日环境温度引起的电缆位移和负荷电流的共同作用下,线芯、铝护套上的最大应力分别为84 MPa,155 MPa,最小应力分别为55 MPa,105 MPa;电缆金属铝护套的最大应变为14881×10^(-6),最小应变为9340×10^(-6);电缆固定夹具受到的最大轴力为7.4 kN,最小轴力为4.8kN;电缆金属结构层上的应力、金属护套的应变以及固定夹具上的轴力呈正弦规律变化。研究成果可为桥梁敷设电缆的OFFSET装置的实时补偿效能和电缆结构状态评估提供了方法和依据。

远距离跨海大桥高压电缆敷设工程

桥梁敷设电力电缆在我国的应用实例很少,而在远距离跨海大桥内敷设高压电力电缆在世界上也只有少数工程先例。洋山大桥高压电缆工程中有近27km的电缆将敷设在远距离跨海大桥上。为避免长距离桥梁敷设可能对电缆带来的危害,经过理论计算与试验研究,分别采用了全程蛇形敷设和设置电缆伸缩弧(大小offset)、折角吸收装置、加装防震垫等办法,较好地解决了电缆及桥梁的热伸缩及震动等难题。后期运行及现场检查验证了上述措施的可行及有效性。