隧道电缆支架及圆形隧道电缆组合支架的制作方法

1.本发明属于输电技术领域，特别涉及一种隧道电缆支架及圆形隧道电缆组合支架。


背景技术：

2.随着电网的不断扩大和更新， 为了适应电力系统发展的需要， 城网输电线路的电压等级不断地提高， 电缆的截面也不断的增大。 由于隧道不占有地面空间， 而且可以提前建设， 为以后的电缆敷设施工作好准备， 解决了多次施工破路的问题， 有利于市容及环境的改善， 电力电缆隧道的设计和应用日趋增加。
3.如申请号为cn201811563668.1的专利公开了一种电缆隧道的高压电缆支架结构，包括用于铺设高压电缆隧道直线段的高压电缆支撑结构；所述高压电缆支撑结构包括预埋在隧道壁内的哈芬槽和固定于所述哈芬槽上的高压电缆支架；所述高压电缆支架包括固定支架、与所述固定支架固定且水平布置的支撑支架和一端固定于所述固定支架上、另一端与所述支撑支架固定、使所述支撑支架保持稳定水平状态的辅助支撑架；所述支撑支架上设有可与电缆固定夹具配合固定的夹具定位结构。
4.前述结构在使用过程中，支撑支架始终要保持水平，固定支架固定在哈芬槽上不同位置时，固定支架与支撑支架之间的角度会变化，现有技术中并不好调整，各部件根据安装角度要预先加工而成，灵活性较低。


技术实现要素：

5.为了解决前述问题，本发明实施例提供了一种隧道电缆支架及圆形隧道电缆组合支架，各部件均采用铝合金制备，易于成型，零部件较轻（常规钢构件的重量大于20kg，而本专利的重量不到10kg）；同时，通过特殊设计，使铝合金件也符合使用的强度要求；另外，本实施例中的隧道电缆支架可在不同位置安装，易于调整隧道电缆支架与基座的角度，便于现场安装。所述技术方案如下：一方面，本发明实施例提供了一种隧道电缆支架，包括水平设置的支撑支架1及其外端的基座2，所述基座2能以不同角度固定在隧道上的弧形支架26上且其上部设有固定耳3，所述支撑支架1角度可调地设于固定耳3上；所述支撑支架1为铝合金管状结构，其内沿其所在的方向设有至少一根第一加强梁12，其外端套设在固定耳3上；所述固定耳3上上下并排且等间距地设有三个内固定孔5；所述支撑支架1的左右两侧且对应三个内固定孔5处设有三个外固定孔6，上下两侧的两个外固定孔6为相对设置的两个圆弧孔，所述圆弧孔与中部的外固定孔6同轴设置；所述支撑支架1外端的上下两侧设有能供固定耳3旋转的旋转缺口22，其左右两侧设有能将外固定孔6遮蔽的两块封板4；所述支撑支架1通过三个固定件7固定在固定耳3上；三个固定件7均沿左右向设置，其分别贯穿三个内固定孔5及对应的外固定孔6，其端部贯穿对应侧的封板4以将封板4的外端固定在支撑支架1上；所述封板4的内端固定在支撑支架1上，所述支撑支架1的下侧与基座2的下部之间铰接有长度可调的支撑杆
8。
6.具体地，本发明实施例中的支撑支架1为矩形管状结构，其上下侧边的左右两端相对于左右侧边向外延伸形成翼板11，其左右侧边的内端为弧形结构，其内上下并排设有两根第一加强梁12；所述封板4沿支撑支架1所在的方向设置且其位于同侧的两块翼板11之间，所述第一加强梁12位于外固定孔6的外侧。
7.进一步地，本发明实施例中的支撑支架1的内端下侧沿其所在的方向有条形缺口中9；所述支撑杆8由外至内斜向上设置，其上部穿过条形缺口9且其位于支撑支架1内，其上端通过左右向的上转轴10铰接在支撑支架1的下部。
8.具体地，本发明实施例中的封板4的上下两侧与对应侧的翼板11相邻，所述支撑支架1的左右两侧且位于封板4的外端上下并排设有两个销钉孔13，所述封板4的外端通过贯穿销钉孔13和封板4的销钉14固定在支撑支架1上，所述销钉14沿左右向设置，两根第一加强梁12位于两根销钉14之间，下方的销钉14同时与支撑杆8的上端铰接作为上转轴10。
9.其中，本发明实施例中的基座2为与弧形支架26配合的圆弧板且其包括沿左右向设置的上基座15和上基座15下侧中部的下基座16，所述固定耳3沿竖直方向设于上基座15的内侧中部，所述上基座15的左右两侧均上下并排设有两个安装孔17，四个安装孔17呈矩形分布且其垂直于上基座15设置；所述下基座16的内侧沿竖直方向设有铰接耳18，所述铰接耳18位于固定耳3的正下方，所述支撑杆8的下端通过左右向的下转轴19铰接在铰接耳18上。
10.优选地，本发明实施例中的基座2、固定耳3和铰接耳18为一体成型的铝合金件，所述上基座15的外侧且位于安装孔17处同轴设有圆形凸台20；所述固定耳3为外侧敞口的腔体结构，其内上下并排设有两个第二加强梁21；两个第二加强梁21与三个内固定孔5相间设置。
11.具体地，本发明实施例中的支撑支架1和基座2均为铝镁硅铝合金件，所述支撑支架1的壁厚为4-6mm。
12.具体地，本发明实施例中的支撑杆8为索具螺旋扣，所述固定件7为螺栓与螺母的组合，三个内固定孔5和中部的外固定孔6为与螺栓配合的圆孔。
13.优选地，本发明实施例中的支撑支架1的左侧或右侧铰接有指针23，所述指针23的上端通过左右向的转轴铰接在支撑支架1上，所述支撑支架1上且对应指针23的下部设有刻度24。
14.另一方面，本发明实施例还提供了一种圆形隧道电缆组合支架，包括弧形支架26、弧形支架26内侧且在其所在的方向并排设置的两个哈芬槽27和前述隧道电缆支架25，所述哈芬槽27与弧形支架26同轴设置，所述隧道电缆支架25的基座2为与哈芬槽27配合的弧形板且其两侧分别顶靠在两个哈芬槽27上并通过贯穿其安装孔17的t形螺栓28固定在哈芬槽27上。
15.本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：(1)可以采用高强度铝合金，材料的抗拉强度≧240mpa，屈服强度≧215mpa，延伸率≧12%。
16.(2)防腐蚀能力强，铝在室温的大气环境中，在ph=4.0-8.5的水溶液中，能形成稳定的自然氧化膜，所以具有耐腐蚀性；另外，铝合金还可以通过阳极氧化处理，生产较坚固
的表面保护膜，具有抗腐蚀性。铝比碳钢的耐腐蚀性大10倍。
17.(3)铝合金属于非磁性材料，无磁滞和涡流损耗，是节能性材料。
18.(4)铝合金的密度只有钢的1/3，具有重量轻，外观美观。
19.(5)隧道电缆支架可在弧形支架的不同位置安装，支撑支架与基座之间的安装角度调整方便。
20.(6)现场安装方便，包括基座安装在弧形支架上，支撑支架的安装，支撑杆长度的调整等。
附图说明
21.图1是本发明实施例提供的隧道电缆支架的结构示意图；图2是本发明实施例提供的隧道电缆支架的侧视图；图3是本发明实施例提供的隧道电缆支架的俯视图；图4是本发明实施例提供的隧道电缆支架的内侧视图；图5是支撑支架的结构示意图；图6是支撑支架的部分剖视图；图7是图6的c-c向剖视图；图8是图6的b-b向剖视图；图9是基座的结构示意图；图10是图9的剖视图；图11是基座的内侧视图;图12是隧道电缆支架的垂直荷载标准值图；图13是隧道电缆支架的水平荷载标准值图；图14是隧道电缆支架的网格模型图；图15是荷载与边界条件的受力图；图16是在施加扭矩条件下的荷载与边界条件的受力图；图17是隧道电缆支架的整体应力云图；图18是隧道电缆支架在施加扭矩下的整体应力云图；图19是固定件的应力云图；图20是固定件在施加扭矩下的应力云图；图21是基座的应力云图；图22是基座在施加扭矩下的应力云图；图23是支撑支架的应力云图；图24是支撑支架在施加扭矩下的应力云图；图25是第一加强梁的切应力云图；图26是第一加强梁的misess应力云图；图27是隧道电缆支架竖向力下的应力云图；图28是隧道电缆支架竖向力下且施加扭矩下的应力云图；图29是隧道电缆支架水平力下的应力云图；图30是隧道电缆支架水平力下且施加扭矩下的应力云图；
图31是隧道电缆支架扭矩产生的扭转角图；图32是圆形隧道电缆组合支架的结构示意图。
22.图中：1支撑支架、2基座、3固定耳、4封板、5内固定孔、6外固定孔、7固定件、8支撑杆、9条形缺口、10上转轴、11翼板、12第一加强梁、13销钉孔、14销钉、15上基座、16下基座、17安装孔、18铰接耳、19下转轴、20圆形凸台、21第二加强梁、22旋转缺口、23指针、24刻度、25隧道电缆支架、26弧形支架、27哈芬槽、28t形螺栓。
具体实施方式
23.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
24.实施例1参见图1-11，本发明实施例提供了一种隧道电缆支架，包括水平设置的支撑支架1及其外端的基座2，基座2能以不同角度固定在隧道上的弧形支架26上且其上部设有固定耳3，支撑支架1角度可调地设于固定耳3上。支撑支架1为铝合金管状结构，其内沿其所在的方向设有至少一根第一加强梁12（优选为两根），其外端套设在固定耳3上。具体地，固定耳3位于支撑支架1的左右侧边之间。固定耳3上上下并排且等间距地设有三个内固定孔5。支撑支架1的左右两侧且对应三个内固定孔5处设有三个外固定孔6，上下两侧的两个外固定孔6为相对设置的两个圆弧孔以便于调整支撑支架1的安装角度，圆弧孔与中部的外固定孔6同轴设置。支撑支架1外端的上下两侧设有能供固定耳3旋转的旋转缺口22（具体为矩形缺口），其左右两侧设有能将外固定孔6遮蔽的两块封板4（同时起加强作用）。支撑支架1通过三个固定件7固定在固定耳3上。三个固定件7均沿左右向设置，其分别贯穿三个内固定孔5及对应的外固定孔6，其端部贯穿对应侧的封板4以将封板4的外端固定在支撑支架1上（即固定件7同时用于固定封板）。中部的固定件7的作为转轴使用与调整支撑支架1的角度，上下两侧的两个固定件7可作用锁紧件使用以保证稳固性。封板4的内端固定在支撑支架1上，其具体为铝合金矩形板（内端为弧形），其上设有供固定件7穿过的通孔（可根据安装角度预先钻孔（也可以为与圆弧孔相同的短圆弧孔（角度较小，如10
°
左右））或现场钻孔）。支撑支架1的下侧与基座2的下部之间铰接有长度可调的支撑杆8。
25.具体地，参见图1-3和5-8，本发明实施例中的支撑支架1为矩形管状结构，其上下侧边的左右两端相对于左右侧边向外延伸形成翼板11起加强和便于安装线缆夹具的作用，其左右侧边的内端为弧形结构，其内上下并排设有两根第一加强梁12（与矩形管状结构壁厚差不多的板状结构，与支撑支架1一体成型得到）。封板4沿支撑支架1所在的方向设置且其位于同侧（左侧或右侧）的两块翼板11之间，第一加强梁12位于外固定孔6的外侧。
26.进一步地，参见图1和5-7，本发明实施例中的支撑支架1的内端下侧沿其所在的方向有条形缺口中9（具体为矩形缺口）。支撑杆8由外至内斜向上设置，其上部穿过条形缺口9且其位于支撑支架1内，其上端通过左右向的上转轴10铰接在支撑支架1的下部。
27.具体地，参见图1-3和5-6，本发明实施例中的封板4的上下两侧与对应侧的翼板11相邻，支撑支架1的左右两侧且位于封板4的外端上下并排设有两个销钉孔13,封板4的外端通过贯穿销钉孔13和封板4的销钉14（也可以为螺栓与螺母的组合）固定在支撑支架1上，销钉14沿左右向设置，两根第一加强梁12位于两根销钉14之间，下方的销钉14同时与支撑杆8
的上端铰接作为上转轴10。
28.其中，参见图1-4和9-11，本发明实施例中的基座2为与弧形支架26配合的圆弧板（外径与哈芬槽27的内径相同）且其包括沿左右向设置的上基座15（具体为矩形板）和上基座15下侧中部的下基座16（较小，具体为等腰三角形板），固定耳3沿竖直方向设于上基座15的内侧中部，上基座15的左右两侧均上下并排设有两个安装孔17（具体为圆孔），四个安装孔17呈矩形分布且其垂直于上基座15设置。下基座16的内侧沿竖直方向设有铰接耳18，铰接耳18位于固定耳3的正下方，支撑杆8的下端通过左右向的下转轴19铰接在铰接耳18上。
29.优选地，参见图1-4和9-11，本发明实施例中的基座2、固定耳3和铰接耳18为一体成型的铝合金件，上基座15的外侧且位于安装孔17处同轴设有圆形凸台20以减少接触面积。固定耳3为外侧敞口的腔体结构，其内上下并排设有两个第二加强梁21（具体为与上基座15垂直的板状结构）。两个第二加强梁21与三个内固定孔5相间设置。
30.具体地，本发明实施例中的支撑支架1和基座2均为铝镁硅铝合金件，具体可以为6061铝合金铸件或者其他牌号的铝合金组件（要求材料的抗拉强度≧240mpa），支撑支架1的壁厚为4-6mm。
31.具体地，本发明实施例中的支撑杆8为索具螺旋扣，固定件7为螺栓与螺母的组合，三个内固定孔5和中部的外固定孔6为与螺栓配合的圆孔。
32.优选地，本发明实施例中的支撑支架1（中间位置的下部）的左侧或右侧铰接有指针23（竖向设置），指针23的上端通过左右向的转轴铰接在支撑支架1上，支撑支架1上且对应指针23的下部设有刻度24。
33.其中，本实施例中的隧道电缆支架与常规的隧道电缆支架的外形尺寸差不多，但是重量轻非常多，通过特殊的结构设计使其力学性能符合使用要求。
34.以下为申请人对本隧道电缆支架的建模及受力分析：其中，图12中，g1=g2=188kg（恒载），g3=188kg（恒载）+180kg（活载）。
35.其中，图13中，f1=f2=f3=100kg（活载）。
36.其中，图14中，采用四面体与六面体网格，40.8万节点，21.8万单元。
37.其中，图15中，边界条件：约束支座左边的四个孔；水平荷载依次为：1000n、1000n、1000n；竖向荷载依次为：1880n、1880n、3680n。
38.其中，图16中，边界条件：约束支座左边的四个孔；水平荷载依次为：1000n、1000n、1000n；竖向荷载依次为：1880n、1880n、3680n；在3个截面处增加80nm的扭矩，总240。
39.其中，图24中，局部应力较大的区间较图23略微增加。
40.其中，图27中，竖向位移9mm。
41.其中，图28中，竖向位移9.2mm。
42.其中，图29中，水平位移22.6mm。
43.其中，图31中，最大扭转角0.025幅度，相当于1.43
°
，比较小。
44.从图12-31可以看出，本发明实施例中的隧道电缆支架的载荷、受力分布和位移等符合使用要求。
45.实施例2参见图32，实施例2提供了一种圆形隧道电缆组合支架，包括弧形支架26、弧形支架26内侧且在其所在的方向并排设置的两个哈芬槽27（为燕尾槽）和多个实施例1公开的隧
道电缆支架25等，哈芬槽27与弧形支架26同轴设置，隧道电缆支架25的基座2为与哈芬槽27配合的弧形板且其两侧分别顶靠在两个哈芬槽27上并通过贯穿其安装孔17的t形螺栓28（共四根，其头部嵌入哈芬槽27中）固定在哈芬槽27上。
46.其中，圆形隧道电缆组合支架的铺设方法为：(1)将弧形支架26（其上具有哈芬槽27）预埋在隧道中。
47.(2)通过四根t形螺栓28将基座2固定在哈芬槽27的内侧相应位置。
48.(3)将支撑支架1的外端插设在基座2的固定耳3上。
49.(4)根据基座2与支撑支架1之间的角度在封板4上钻三个孔（预先加工或现场钻孔）与固定耳3上的三个内固定孔5对应（支撑支架1水平时对应）。
50.(5)将两块封板4置于支撑支架1的左右两侧且让其内端与支撑支架1固定。
51.(6)三个固定件7分别穿过三个内固定孔5及对应的三个外固定孔（同时将封板4的内端固定），中间的固定件7稍微拧紧作为转轴，上下两侧的两个固定件7处于非锁紧状态。
52.(7)调整支撑杆8的长度让支撑支架1水平,再将三个固定件7锁紧。
53.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。