如何计算电缆桥架的荷载？

一、明确荷载类型与计算范围

二、分步计算核心荷载

1. 静荷载（G）计算

• 步骤 1：计算桥架自身重量（G₁）
  桥架自重由其材质、规格（宽度 × 高度 × 厚度）及长度决定，可通过厂家参数表直接查询（单位：kg/m），或根据材质密度估算：
  • 钢制桥架：密度≈7850kg/m³，重量（kg/m）≈（宽度 + 2× 高度）× 厚度 ×7850×10⁻⁶（单位统一为 m）；
  • 铝合金桥架：密度≈2700kg/m³，公式同上，密度替换为 2700；
  • 玻璃钢桥架：密度≈1800kg/m³，公式同上，密度替换为 1800。
  例：300×100mm 钢制桥架（厚度 1.5mm），自重≈（0.3+2×0.1）×0.0015×7850≈（0.5）×0.0015×7850≈5.89kg/m。
• 步骤 2：计算电缆总重量（G₂）
  电缆总重为桥架内所有电缆的单位长度重量之和，需根据电缆型号、规格从电缆产品手册中查询单根重量（单位：kg/m），再乘以数量：
  总电缆重量（G₂）= Σ（单根电缆重量 × 电缆数量）
  例：桥架内敷设 4 根 YJV-0.6/1kV-4×120mm² 电缆，查手册得单根重量≈1.8kg/m，则 G₂=4×1.8=7.2kg/m。
• 步骤 3：静荷载总和（G）
  G = G₁ + G₂（单位：kg/m），如需转换为 N/m，乘以 9.8（1kgf=9.8N）。
  上例中：G=5.89+7.2≈13.09kg/m≈128.3N/m。

2. 动荷载（Q）计算

• 人员检修荷载：按200N/m（约 20kg/m）计算（考虑 1 人站在 1m 长桥架上的重量）；
• 电缆敷设拖拽力：短期作用，通常取静荷载的 10%-20%（或按厂家建议，一般不单独计算，合并到动荷载中）。
  因此，动荷载（Q）通常简化为 200N/m（或根据实际检修频率调整，封闭不可达的桥架可不计）。

3. 附加荷载（F）计算

• 风荷载（室外桥架）
  风荷载（F 风）= 风压 × 桥架迎风面积（单位：N/m）
  • 风压：根据当地基本风压（如沿海地区≈0.6kN/m²，内陆≈0.3kN/m²，查《建筑结构荷载规范》GB 50009）；
  • 迎风面积：桥架宽度 ×1m（单位长度），即 F 风 = 基本风压（kN/m²）× 宽度（m）×1000（转换为 N）。
    例：300mm 宽室外桥架，基本风压 0.5kN/m²，则 F 风 = 0.5×0.3×1000=150N/m。
• 地震荷载（抗震设防区）
  地震荷载（F 震）是桥架及电缆自重产生的水平惯性力，简化公式：
  F 震 = 静荷载（G）× 地震影响系数（α）
  • 地震影响系数 α：根据抗震设防烈度（如 7 度区 α≈0.12，8 度区≈0.24，查 GB 50011）；
    例：静荷载 G=128.3N/m，8 度区（α=0.24），则 F 震 = 128.3×0.24≈30.8N/m。
• 冰雪荷载（寒冷地区）
  冰雪荷载（F 冰）= 雪压 × 桥架宽度（单位：N/m），雪压按当地最大积雪深度计算（如北方地区≈0.3kN/m²），公式：
  F 冰 = 雪压（kN/m²）× 宽度（m）×1000
  例：300mm 宽桥架，雪压 0.3kN/m²，则 F 冰 = 0.3×0.3×1000=90N/m。

三、荷载组合（最不利工况计算）

1. 常规室内场景（无附加荷载）：
   总荷载 = 静荷载（G） + 动荷载（Q）
2. 室外 / 特殊环境场景：
   总荷载 = 静荷载（G） + 动荷载（Q） + 附加荷载（F，取风、地震、冰雪中的最大值，不叠加）

四、荷载计算的应用：桥架与支架选型

1. 桥架自身承载验证
   桥架厂家会提供不同规格的允许均布荷载（kN/m），总荷载需≤厂家允许值（预留 10%-20% 安全余量）。
   例：计算总荷载 = 300N/m（0.3kN/m），需选择允许荷载≥0.3×1.2=0.36kN/m 的桥架。
2. 支架承载验证
   支架的间距（L）决定了其承受的弯矩，需满足：
   • 支架荷载 = 总荷载 × 支架间距（L）；
   • 支架的承载力（厂家参数）需≥支架荷载 ×1.2（安全系数）。
     例：总荷载 0.3kN/m，支架间距 2m，则单个支架需承受 0.3×2×1.2=0.72kN，需选择承载力≥0.72kN 的支架。
3. 挠度验算
   桥架在荷载作用下的最大挠度需≤跨度（L）的 1/200（避免过度弯曲导致电缆受力），公式：
   挠度（f）= 5× 总荷载 ×L⁴ /（384×E×I）
   （E 为材质弹性模量，I 为桥架截面惯性矩，可查厂家参数，或由厂家提供挠度曲线）。

总结：计算关键注意事项

1. 数据来源：桥架自重、电缆重量、支架承载力等需以厂家技术参数为准，避免估算误差；
2. 安全余量：所有计算结果需乘以 1.2-1.3 的安全系数，应对突发荷载；
3. 场景适配：室内封闭桥架可不计动荷载，室外必须考虑风荷载，地震区强制验算地震荷载；
4. 简化原则：中小型项目可简化附加荷载计算（如仅取风荷载或地震荷载的最大值），大型工程需由结构工程师复核。