组合式塑料合金电缆桥架在马迹山矿石中转港二期工程中的应用

姚宇

（中交第三航务工程勘察设计院有限公司，上海 200032）

1 技术背景

宝钢马迹山矿石中转港由一期和二期工程组成。一期工程电缆采用沿电缆沟内金属支架敷设，给皮带机供电的电缆和有关设备的电缆均在皮带机侧电缆桥架上敷设。由于港区地处外海孤岛，受海雾、海风含盐及其他介质的影响，浸蚀、腐蚀现象严重，虽然电缆桥架已经采用3 mm厚度的钢板制作，并且表面做了相应的防腐处理，但是经过一段时间的使用，其内外均发生锈蚀。而平时保养涂漆只能在桥架外表面进行，桥架内部因敷设有电缆无法进行保养，因此，造成桥架外部锈块伴油漆呈片状脱落，内部结垢无法清理，最终桥架锈蚀穿孔。而在码头运营过程中，对粉尘造成的污染，现场采用水力冲洗，导致电缆桥架始终处于潮湿状态，这更加速了电缆桥架的锈蚀，以致存在很大的安全隐患。为此，二期工程电缆桥架的选型显得极其重要，迫切需要一种能耐腐蚀的电缆桥架来替代传统的金属电缆桥架。

目前国际上新一代以高分子塑料等非金属材料制造的组合式电缆桥架产品广受欢迎，国内厂商作了相应的革新。一种新型系列电缆桥架——组合式塑料合金电缆桥架逐渐受到大家的关注。该项产品的拉伸屈服强度实测值达到同类产品的国际先进水平，材料的电性能达到了国家标准对电器设备的要求，其阻燃性也达到可燃材料的规定要求。宝钢在征询舟山市消防部门的意见并邀请专家召开专题研讨会后，最终确定户外用电缆桥架均选用组合式塑料合金电缆桥架。

2 组合式塑料合金电缆桥架的材料和结构配置

2.1 材料的选择

传统的金属电缆桥架均采用δ=1～2 mm的薄钢板制成，表面防腐采用喷漆、静电喷涂或镀锌等几种方法。由于其涂覆层较薄，往往在运输、安装过程中就有部分损坏，在使用过程中又因受大气及各种介质的腐蚀，油漆很容易脱落，造成电缆桥架的整体锈蚀、损坏，并且其绝缘性较差。

而组合式塑料合金电缆桥架采用以聚氯乙烯为骨架材料，加入相容性较好的两种工程塑料与多种助剂以物理共混方式形成结晶分子链较长、综合性能优异的塑料合金，内置金属丝网加强其强度，采用塑料挤出机通过垂直共挤方法制成塑钢复合型材。采用此复合型材具有重量轻、强度高、抗老化、耐腐蚀以及优良的电气性能等特点。

2.2 结构的配置处理

传统的金属电缆桥架在宽度方向上，通常采用钣金加工的靠模折边定形加工方式，这样一来，其长度方向上由于受到钢板尺寸及钣金设备规格的限制，使得电缆桥架的加工长度有限，导致电缆桥架在安装时连接点增多，支撑点也随之增多。

而塑料合金电缆桥架采用了组合结构形式，在宽度结构上采用型材条板实行多规格配装。如400 mm、500 mm、600 mm三种不同宽度规格的电缆桥架可用同一种侧板、基底板和连接底板方便地进行装配。调整连接底板宽度或采用间断式底板结构，可完成各种不同规格电缆桥架的系列要求。在长度方向上由于采用挤出型材，完全可以根据客户和现场需求随意确定尺寸，从而使电缆桥架构件轻便、配线灵活、施工简单、安装标准。

3 组合式塑料合金电缆桥架材料的构成

组合式塑料合金电缆桥架通常由侧板、底板、盖板和连接构件等组成。主要由侧板与底板承载电缆重力负荷，盖板起到防尘和防水的作用，而连接构件则用于电缆桥架长度方向的拼接。

3.1 电缆桥架侧板

作为起负载主要作用的侧板，须考虑其在工作状态的稳定性并控制其变形量，在进行力学设计时，增加了侧板的刚性。传统的电缆桥架一般用钢板制作，通常采用增加钢板的厚度来提高侧板的刚性，由此增加了材料的用钢量和结构的重量，同时也增加了制造成本。而塑料挤出成型的电缆桥架通常采用厚壁、多筋、空腔的型材结构，必要时在空腔内放置衬钢型材，用以提高和满足制品的强度和刚度需要，从而导致产品制作工艺复杂，制造成本增加。

组合式塑料合金电缆桥架采用以工程塑料为基材，内置金属网架加强筋，由塑料挤出机通过垂直共挤方法制成塑钢复合型材，使侧板具有板壁薄、重量轻、强度高、耐腐蚀等诸多优点，并具有较强的抗压和抗冲击性，大大提高了制品的安全性能。其次，侧板制品壁厚仅为6 mm，（传统的空腔结构壁厚达20 mm以上），既有金属的强度，同时又具有塑料优异的耐腐蚀性能，且成本低廉。

3.2 电缆桥架底板

由于电力电缆在为设备供电时会产生热量，因此在电缆桥架的设计上，其底板一般被设计成阶梯式，即底板具有一定的宽度，相邻的底板间具有一定的空档，按顺序排列形成阶梯形结构。相邻底板之间空档的作用是便于电缆桥架内腔的空气流通，以达到散热和降温的目的。但由于空档的存在，往往削弱了底板的承载能力与抗压强度。

组合式塑料合金电缆桥架的阶梯式底板为塑料注塑件，可使用不同规格的模具制作，内置钢条加强筋。底板具有一定的宽度，根据设计，其宽度为内置钢条直径的3倍。底板的底部设有多个空档筋格，可起到减轻构件重量和成型制品收缩均匀的作用。底板上表面设有2个凹槽和1个凸齿，其作用是增加与电缆的摩擦阻力，有利于电缆的安置稳定，它解决了现有电缆桥架底板因设置空档距离而削弱了底板承载能力与抗压强度的问题。

3.3 电缆桥架连接构件

电缆桥架具有一定的长度，考虑到生产、运输、使用和安装等诸方面的因素，其长度一般控制在6 m以内，随着电缆线的延长而连接。传统的连接采用2 mm钢板制成凹槽形，包覆在电缆桥架下方的外侧，再用螺钉进行连接。如使用环境较为恶劣，特别是化工厂或海边码头等，传统的钢板连接件受到大气及酸性介质的腐蚀，容易发生锈蚀损坏。另外，用螺钉连接后由于螺钉尖端部分会出头与电缆接触，易发生电缆表面划伤等安全隐患。

组合式塑料合金电缆桥架采用的长度连接件由工程塑料制作而成，其外形与电缆桥架下端的卡式插座相匹配。其上部设置一凹槽，装配时该凹槽与侧板卡子相互配合。长度连接件的内腔为中空腔，既可减轻自身重量，又可使自攻螺钉的尖端部分隐蔽起来；既有效地防止了电缆线表面受到划伤，又解决了现有电缆桥架使用钢板连接件容易锈蚀损坏的问题。

4 组合式塑料合金电缆桥架的创新点

组合式塑料合金电缆桥架结构设计科学，材料组成合理，具有重量轻、强度高、抗老化、耐腐蚀以及优良的电气性能等诸多优点。它的创新性在于：以系列化、标准化，通用性和安全性作为设计要求的基本定性。系列化及标准化体现在模块挤出型材可根据要求任意拼装成多规格、多系列的产品；通用性体现在适用于各类工况条件，特别是在码头、高架道路、矿山等腐蚀性较强的环境中使用，更能体现其优越性；安全性体现在从结构强度、材料电性能、材料阻燃性等方面进行了综合考虑。

5 应用效果及前景

马迹山矿石中转港二期工程施工期间，几家安装单位都反映：由于组合式塑料合金电缆桥架采用了特殊的拼装结构，因此安装标准、快捷。如今，组合式塑料合金电缆桥架在马迹山港区已使用了近两年，用户反映不但产品质量好，而且局部更换方便，平时基本上不需要维护和保养，大大降低了安装和维护的成本。

由此可见，组合式塑料合金电缆桥架是传统金属电缆桥架的一种优良替代产品，尤其是在码头、隧道、高架道路、跨海大桥及矿山等露天、湿度大且易腐蚀的工况条件下使用更为优越。此外，它可以节约大量钢材，降低能源消耗，改善环境污染，因此，具有广泛的推广应用价值。

[1]内置钢条的阶梯式电缆桥架底板：中国专利，ZL 2007 2 0067902.2[P].2008-01-30.

[2]塑料与金属网格复合层的电缆桥架侧板：中国专利，ZL 2007 2 0067903.7[P].2008-01-30.