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荷载与受力分析埋入地下的电缆套管主要是承受外部荷载的压力,没有内压。通常外部荷载是由电力排管上部土壤,堆积物或汽车的重量组成。土壤荷载是随深度的增加而增加的;汽车荷载属于集中的局部荷载,是通过土层的扩散传递规律对套管施加压力,并伴随由汽车引起的动荷载作用。
为了起见,上海地区电力排管的荷载条件按城市一级道路要求考虑的,即每根电缆套管所承受的外部荷载就等于汽车与土壤的荷载之和。塑料柔性管道的“环压理论”是目前国内外同行广泛接受和应用的管道结构分析理论,即在外荷载作用下,管材横断面变形率Δy/D(%)≥2%,且管壁不发生裂纹。
电力电缆套管变形率指标可达2.5%,也属于柔性管道。根据这个理论,埋地式套管的计算,应将管道与其周围的土壤视为一个完整的结构体系。这个体系在外荷载的作用下,管道截面由正圆逐渐变成椭圆的同时对两侧土壤挤压,产生变形约束(回弹抗力)。
这个回弹抗力呈二次抛物线分布(M.GSpangle),;将使套管周围的土压力分布趋于均匀环压状态,有助于降低环向应力,减小套管的变形,提高管材承受垂直外荷载的能力。在外荷载的作用下,套管截面内;曙产生环向弯曲拉应力,当这个拉应力超过套管自身的弯曲强度时,管壁因沿纵向出现断裂而破坏,丧失承载能力。
因此作为受压套管,弯曲强度是一项必不可少的物理力学性能指标,不能没有,否则就很难确定套管的内在质量是否满足工程的要求。但是在现行 标准《埋地式高压电力电缆用氯化聚氯乙稀(PVC-C)套管》GB/T2479-2004的规定中,还是没有给出这项关键指标,感到难以理解。
由此可以看出,套管的受力除了与其所承受的外荷载和自身的材料性能有关,还与套管周围回填土的性质和密实程度有关。因此,直埋排管在施工时对回填土工艺提出了特殊的要求,不仅回填土材料要按规定选择,还要逐层夯实达到规定的密实度,通常是80%一95%才能保证回填土对于套管有足够的支撑──分担受力。
施工单位很难保证直埋排管回填土的施工质量,影响了电缆线路的和使用寿命,这也正是为什么上海地区要选择现浇混凝土排管的重要原因之一。3.试验温度与环片热压缩力电缆排管通流试验资料表明,当电缆线芯持续载流的 工作温度达到90℃时,套管内壁长期的温度一般在70℃左右;当电缆线芯偶而出现过载的温度105℃(电缆生产厂要求,为了延长电缆的使用寿命,对于电缆过载偶然出现次数和持续时间应控制在小范围)。疏松的回填工对埋地式套管受力是非常不利的。但是在大多数情况下试验过载的持续时间约5h时,套管内壁的短期温度 不会超过90℃。
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优点:(1)电熔焊接操作简单,效率高,容易掌握。(2)若采用符合标准的管件与符合ISO12176-2的电熔焊机相配合,将减少了人力因素的影响,提高了焊口的性。(3)电热熔(比其它方法)需要的管沟可以较窄,可以减少土方量,在管道 连接(碰口)和抢修时都十分方便。
(4)可以将不同牌号PE料的管道连接起来。缺点:(1)电熔管件价格稍高,对大口径管件的焊接要注意成本核算。(2)需专门的表面处理,(刮掉待焊管材或管件表面的氧化皮)。(3)对管材和电熔管件配合园柱面的几何精度和尺寸精度要求高。
管道连接技术的高低是PE管道能否快速发展的关键。热熔焊接对推广,普及PE管道技术起了很大的作用。从目前国内外的情况看,大口径焊接采用热熔焊是可靠,简便和经济的;小口径管道采用电熔焊是简便,,可行的。
目前的施工技术中,主要,可靠的连接方式应该是热熔对接焊和电熔焊,也是大家必须掌握的技术。(三)PE管道线不宜采用简单的承插连接。我们不宜将给水PVC管所采用的弹性密封圈的承插连接结构,简单的用于PE压力管道的连接(如果要用也应采取防糯变的措施,并要经过试验验证),因为这两种材料的性能有很大的差异,从两种管材标准可知,PVC的弹性模量E≥3000MPa,而PE的弹性模量E≥800MPa。所以仅为PVC的26%左右。
要特别提出的是:这个弹性模量是短期弹性模量,在长期受力的情况下,塑料会发生蠕变,表现为弹性模量降低(长期弹性模量低于短期弹性模量)。PVC和PE都是热塑性塑料,都有蠕变特征,但其程度不同,这可以从长期和短期弹性模量的变化量来说明。
按糯变比率相当于长期弹性模量和短期弹性模量的变化量之比作初略算,PVC结构壁管的蠕变比率≤2.5,而PE结构壁管的蠕变比率≤4,所以,PVC长期模量≥3000(PVC的弹性模量);PE长期模量≥800(PE的弹性模量)/4=200MPa,PVC为PE的6倍。
这也就是至今很少有在PE压力管道的连接中,采用这样一个大家熟悉的,简单的承插方法的主要原因。现在有的人,由于对PE和PVC的蠕变特性不太了解,以为PE管只有用简单的承插才能扩大使用,这是误解。事实上,可以热熔焊接是pe管道的优势,在国际上应用热熔连接已有几十年的成熟经验,我们应当积绩采用。
近年来,我国一直十分重视新型管材的开发和应用,禁止或限制某些金属管材的使用,新型管材的应用越来越广。在推广使用的管材中,主要为各种塑料管材。但由于有些新型管材暂无设计及施工验收的 规范,使用中容易出现各种问题,根据在施工监理中的体会,总结给水塑料管在施工监理中应注意以下几个问题:1.给水塑料管的选用给水塑料管的化学稳定性高,耐腐蚀,管壁光滑,能有效防止管道的腐蚀,结垢。
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