摘　要：從玻璃鋼材料的力學物理性質方面，分析玻璃鋼在輸電塔中應用的可能性及其相比鋼塔的優越性，提出設計玻璃鋼電塔的問題并給出解決方法。
關鍵詞： 玻璃鋼；輸電塔；可能性；優越性

0　前　言

　　玻璃鋼是一種絕緣性能非常好的材料，應用于輸電塔中既可以保證輸電線路正常使用，又能有效地降低成本。本文將對輸電塔中采用玻璃鋼進行可行性研究與探討，對在應用當中的相關技術問題進行闡述。

1　國內外輸電鐵塔現狀

　　我國以《110kV~500kV架空送電線路設計技術規程》和(DLT5154―2002架空送電線路桿塔結構設計技術規定》作為輸電塔架結構設計的依據，但是傳統的電塔存在著質量重、易銹蝕、耐久性差、使用壽命較短、施工運輸和運行維護困難等缺陷，容易出現各種安全隱患。玻璃鋼作為一種具有輕質高強、耐腐蝕、電絕緣、可設計好等特點的纖維增強樹脂基復合材料， 已經成為了輸電桿塔結構材料較理想的選擇，開始受到國內外電力行業的關注。

2　玻璃鋼性質

　　玻璃鋼學名玻璃纖維增強齷料，是一種以玻璃纖維為增強材料，以合成樹脂為基體的塑性基復合材料材料。玻璃鋼已經發展了將近50年的， 由于其具有許多優異的性能而獲得了廣泛的應用，在進行玻璃鋼產品設計時，我們應當對其物化性質有一定的了解。下面主要對設計玻璃鋼電塔時需要考慮的力學性質和電學性能進行介紹。
　　1)良好的可設計性。玻璃鋼的可設計性包括強度(彈性性能)的可設計性和形狀的可設計性。由于玻璃鋼中玻璃纖維的強度和彈性模量比樹脂的強度和彈性模量都大好幾十倍，纖維的含量及其鋪設方向決定了其強度的大小。對于單向受力構件，可以考慮使用 層鋪設方式；對于雙向受力結構，可以使用雙層鋪設方式或者多向鋪層的方式；對于復雜荷載作用下的結構，則應將材料在面內的鋪層方式在宏觀上表現為各項同性。
　　2)比強度高。玻璃鋼容重大約為1.8g／cm³，為普通鋼材的1／4，但是強度和鋼材差不多，甚至超過碳索鋼，其比強度(強度和容重之比)可達2×10⁶cm。由相關資料可知，玻璃鋼桿塔的重量約為木質桿塔的1／3，混凝土桿塔的1／10，鋼質桿塔的1／2，輕質高強這一優越性是一般鋼材難以比擬的，其應用于輸電鐵塔的前景將十分廣闊。
　　3)耐腐蝕性好。玻璃鋼桿塔對酸、堿、鹽和有機溶劑等腐蝕介質的耐腐蝕性能和耐候性能優良，因此特別適合沿海地區、內陸鹽漬土地區以及工業區和酸雨多發地區等對混凝土和釧質桿塔有特殊防腐要求的環境。Ebert Composites公司、圣地亞哥煤氣電力公司(SDGE)和愛迪生公司(SCE)設計出的一種復合材料無螺栓裝配構成的三基實驗桿塔，建于高鹽污染地區的南加里福利業海濱， 該結構的正常使用說明玻璃鍘的防腐安全性能穩定。
　　4)絕緣性能好。玻璃鋼絕緣性能優越，它的電性能介于纖維和樹脂之間，對于界面結合情況小敏感。玻璃鋼電氣絕緣性能優良，適當減少電塔橫擔的長度甚至去掉橫擔，仍可以滿足導線與塔身間隙要求，可以大大減少傳統鐵塔中必須使用的絕緣了串數量減輕結構自重，同時可以大大減少鋼材用量。此外，玻璃鋼的使用還可以輸電線路結構更為緊湊，可減少線路占用寬度。

3　玻璃鋼應用于輸電塔的技術關鍵

　　玻璃鋼有許多鋼材和其他金屬材料無法比擬的優點，同時在設計玻璃鋼電塔的時候， 許多技術問題還是要等著取解決的，豐要表現為以下幾方面。
　　1)玻璃鋼結構穩定問題。用玻璃鋼代替鋼材應用于電塔中可能出現穩定問題，因為玻璃鋼的彈性模量只有普通鋼材的1／10―1／14，在同等荷載作用下可能產生較大的變形，塔頭位移將可能超過允許值。為了克服玻璃鋼彈性模量低的特點，在設計構件時我們應當考慮采取適當措施來加以控制。
　　2)玻璃鋼容易發生剪切破壞。玻璃鋼的剪切強度相比其抗壓及抗拉強度小得多。雙向玻璃鋼的剪切強度約為拉伸強度的10％，單向玻璃鋼的剪切強度只有拉伸強度的5％。在電塔中，構件和構件連接處的力學行為主要表現為剪切變形，當變形量達到一定量值時，連接處即會發生剪切破壞，由此產生的鏈鎖反應將影響整個電塔的安全性和適用性。
　　3)玻璃鋼在長期荷載作用下的蠕變性能。蠕變是指材料在應力不變的條件下變形隨時間的延續而增加，后導致結構物的失效。玻璃鋼蠕變的根本原因是由塑料的粘彈性造成的，即使在常溫下也會發生較大蠕變，尤其是對于電塔這一受壓構件， 由于到導線荷載的長期作用，玻璃鋼塔架的變形量會不斷增加，如果達到限值就會因喪失穩。
　　4)玻璃鋼電塔的桿件連接方式。桿件連接處容易出現強度破壞，在導線荷載及其風荷載等的長期作用下，桿件連接處會有明顯的應力集中現象產生，當應力值超過玻璃鋼的強度極限時，電塔隨即發生強度破壞。玻璃鋼屬于脆性各向異性材料，在桿件連接處的應力集中程度一般比金屬材料要高，而其抗剪強度和橫向抗拉強度又相當低；玻璃鋼的連接方式一般分為機械連接與膠結兩類；機械連接件的強度穩定，抗高溫蠕變和抗剝離性能好，便于拆裝檢修，但其開孔削弱了受力斷面，孔洞的應力集中程度高；膠結連接件不削弱受力斷面且無孔涮應力集中，外型乎整光滑，抗電化學腐蝕能力強，殘余變形小。
　　5)老化問題。老化現象是塑料的共同缺陷，玻璃鋼也不例外，在紫外線、風沙雨雪、化學介質、機械應力等作用下容易導致其性能下降，玻璃鋼的老化問題直接影響到玻璃鋼電塔的使用壽命，研究玻璃鋼在大氣中的性質變化十分重要。我國新研制的樹脂基體中加入了紫外線抑制劑，可以有效的防止玻璃鋼鐵塔的老化．其預期壽命可達80年之久。

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