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一、前言 近年来我国部分地区气候异常，因暴风雨雪、冰凌等恶劣天气，光缆经常被拉断，造成大面积通信中断。随着全球性气候变化的加剧，今后这种异常的气候还会发生，甚至更加严重。同时随着原材料价格的大幅上涨、光缆铺设的平民化、地上杆路和地下管道资源日趋紧张，如何进一步降低建设成本、提高各种管线资源的利用效率，成为各电信企业需要研究的课题。这就给整个通信光缆的设计提出更高要求，也就是说光缆结构需进一步的优化。 二、气候要素和架空光缆结构参数的关系 1、吊线和气侯条件及光缆结构参数之间的关系 为简单计，假定相邻两电杆其顶端高度一样。吊线（钢绞线）应力S按式2-1计算。 S=qL2/8f｛1+16f2/L2(1+2x/L)2 ｝1/2 2-1 最大应力在x=0和 x=L处,此时： Smax=qL2/8f (1+16f2/L2) 1/2 2-2 式中:Smax_最大应力,单位：N L--跨长,单位：m f--垂度,单位：m q--均布荷载，N/m，包括钢绞线、光缆自重荷载q1、裹冰荷载q2和风荷载q3， q=｛(q1+q2)2+q32｝1/21.2 2-3 其中： q2=πba1a2(d+ba1a2)y.10-6 2-4 式中:q2—单位长度上的裹冰荷载（kN/m） b—基本裹冰厚度（mm）,基本裹冰厚度根据当地离地10m高度处的观察资料 d—光缆、吊线的直径（mm） a1--与光缆、吊线直径有关的裹冰厚度修正系数 a2--覆冰厚度的高度变化系数 y--裹冰密度，一般取9kN/m3 q3=w0×μs×μz×β2×A×1.4 2-5 式中:q3--风荷载,kN/m w0--基本风压,kN/m2;; w0=v2/1600,v为风速,单位是:m/s μs--风荷载体型系数,取1.2 A--裹冰后等效截面宽度；采用光缆挂钩时,等效截面宽度为吊线裹冰后直径与光缆裹冰后直径之和 β2--风振系数，根据钢绞线距离地面的高度在1.0-1.2取定 μz--风压高度变化系数 2、电杆强度和气侯条件及光缆结构参数之间的关系 通信用电杆强度是指电杆出土位置的负载弯矩M，按式2-6计算： M=M1+M2+M3 2-6 式中：M--电杆出土处的负载弯矩（kN.m） M1--电杆因架挂的光缆及吊线受风压产生的弯矩(KN.m) M2--电杆自身受风压产生的弯矩(kN.m) M3--由于悬挂物风荷负载及自重作用的电杆挠度而产生的附加弯矩(kN.m) M1=P1×h1(kN.m) 2-7 P1=μsμz w0β3｛n1×（d1+2b）+ n2×（d2+2b）｝×L 2-8 式中：P1--电杆上光缆及吊线上风荷载的水平合力（kN） μs=1.2 μz--风压高度变化系数 w0--基本风压,kN/m2; w0=V02/1600, V0为基本准风速度,单位是:m/s. β3--风振系数,根据绞钢线距离地面的高度在1.0-1.2取定 b—裹冰厚度(m) n1--电杆上架挂光缆数量 n2--电杆上架挂吊线数量 d1--电杆上架挂光缆外径(m) d2--电杆上架挂吊线外径(m) h1--水平合力点距离地面高度(m) L--杆档距离(m) 一般来说，M2和M3较小，2-6直接用2-7表示： M=(1.05-1.1) ×M1 2-9 式中系数在1.05-1.1取定,电杆较高时取1.1。 从2-4和2-8可以清楚地看出，光缆重量和光缆外径对吊线和电杆承载能力影响最大。光缆外径越大，风荷负载和裹冰负载同时增加。 因此必须设计一种既能能有效减轻重量、减少外径，又能使传输性能和机械性能满足国家、部和行业标准的的光缆结构。 三、典型的光缆优化结构 如前所述，影响架空吊线应力和电杆扭矩的光缆参数是光缆重量和光缆外经。所以，光缆结构优化的方向是在保证光缆质量符合标准的前提下，尽量减轻光缆重量和缩小光缆外经。图1是这种优化的典型结构： 图1 表1 GYFXTY 12芯光缆的结构参数 这种光缆的结构特征： 1、是全介质的。在其中，采用了非金属加强带（管），它主要起防潮、加强和抗侧压等作用； 正因为在这种光缆是全介质的，（1）不会遭雷击；（2）也不会因磷化钢丝或钢带的氧化而使光纤遭受氢损，从而造成光缆的传输损耗大幅增加；（3）在强电磁场的环境下也能使用；（4）在国外被普遍采用，已出口乌克兰、匈牙利、西班牙、丹麦、印度、尼日利亚等多个国家； 2、在光缆结构不变的情况下，选择不同类型的非金属加强带（管），可生产出不同柔度的光缆，可广泛应用于室内室外； 3、结构紧凑，如图1所示，松套管、非金属加强管和护套是一有机整体。所有材料都是各向同形地最大限度地保护中间的光纤，没有一点材料浪费；在低温时，无护套和束管收缩； 4、所有性能指标符合室外用中心束管式光缆的信息产业部标准YD/T769-2003和国家广播电影电视总局标准GD/T130-1997。 表2 几种光缆（以12芯为例）的结构参数和经济性的比较 四、光缆特点 通过与传统结构光缆比较，发现这种光缆（GYFXTY）具有以下特点： 1. 结构尺寸小。和传统结构相比，体积缩小60-70%。 2. 重量轻。和传统结构相比，重量减少60-70%。 3. 耐候性能好、高低温性能优异；在低温时，无护套和束管收缩，适合北方地区使用。 4. 机械物理性能良好（见图2和图3）。 图2 光缆拉伸试验 图3 光纤拉伸应变 5. 防鼠、防蚊、防弹。 6. 柔软，弯曲性能好。 7. 是全介质光缆，不会遭雷击。在南方地区使用，优势明显。 8. 抗侧压性能优良（见图4），抗侧压≥4500N/10mm（标准：≥1500N/10mm），可以直埋敷设。在地震时不容易损坏。 图4 抗侧压试验 9.接续方便，便于施工。无需象GYXTW或GYTA或GYTS那样，要把钢丝和钢带剥出固定和电气断开，而是直接固定护套。无论是采用卧式还是立式接头盒，一般可节省接续时间50-60%，减轻劳动强度60-70%；并且，现有的这两种接头盒就可使用。 10.节约敷设成本和资源。 *架空敷设时，若采用缠绕法敷设工艺，可使用小一个规格的架空掉线，一般可节省敷设成本450元/KM； *可节省约40%以上对管道空间资源的占用，提高管孔的利用率，降低管道投资； *小跨距时，可以自承； 五、结论 综上所述，光缆轻量化、小型化、非金属化将成为一种趋势，可以减少对吊线、杆路的张力和应力，减少对杆路、管道资源的占用，提高资源利用率。这种新的结构的光缆抗侧压性能好，可以节省原材料，降低采购成本。特别适合在FTTH进程中使用，既降低造价，又节省管道占用，网络安全性、灵活性提高。在我国大力提倡节约型经济的今天，这种光缆就更显其优势了。
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发表于 2014-4-10 00:22:20
