摘　要：从玻璃钢材料的力学物理性质方面，分析玻璃钢在输电塔中应用的可能性及其相比钢塔的优越性，提出设计玻璃钢电塔的问题并给出解决方法。
关键词： 玻璃钢；输电塔；可能性；优越性

0　前　言

　　玻璃钢是一种绝缘性能非常好的材料，应用于输电塔中既可以保证输电线路正常使用，又能有效地降低成本。本文将对输电塔中采用玻璃钢进行可行性研究与探讨，对在应用当中的相关技术问题进行阐述。

1　国内外输电铁塔现状

　　我国以《110kV~500kV架空送电线路设计技术规程》和(DLT5154―2002架空送电线路杆塔结构设计技术规定》作为输电塔架结构设计的依据，但是传统的电塔存在着质量重、易锈蚀、耐久性差、使用寿命较短、施工运输和运行维护困难等缺陷，容易出现各种安全隐患。玻璃钢作为一种具有轻质高强、耐腐蚀、电绝缘、可设计好等特点的纤维增强树脂基复合材料， 已经成为了输电杆塔结构材料较理想的选择，开始受到国内外电力行业的关注。

2　玻璃钢性质

　　玻璃钢学名玻璃纤维增强龌料，是一种以玻璃纤维为增强材料，以合成树脂为基体的塑性基复合材料材料。玻璃钢已经发展了将近50年的， 由于其具有许多优异的性能而获得了广泛的应用，在进行玻璃钢产品设计时，我们应当对其物化性质有一定的了解。下面主要对设计玻璃钢电塔时需要考虑的力学性质和电学性能进行介绍。
　　1)良好的可设计性。玻璃钢的可设计性包括强度(弹性性能)的可设计性和形状的可设计性。由于玻璃钢中玻璃纤维的强度和弹性模量比树脂的强度和弹性模量都大好几十倍，纤维的含量及其铺设方向决定了其强度的大小。对于单向受力构件，可以考虑使用 层铺设方式；对于双向受力结构，可以使用双层铺设方式或者多向铺层的方式；对于复杂荷载作用下的结构，则应将材料在面内的铺层方式在宏观上表现为各项同性。
　　2)比强度高。玻璃钢容重大约为1.8g／cm³，为普通钢材的1／4，但是强度和钢材差不多，甚至超过碳索钢，其比强度(强度和容重之比)可达2×10⁶cm。由相关资料可知，玻璃钢杆塔的重量约为木质杆塔的1／3，混凝土杆塔的1／10，钢质杆塔的1／2，轻质高强这一优越性是一般钢材难以比拟的，其应用于输电铁塔的前景将十分广阔。
　　3)耐腐蚀性好。玻璃钢杆塔对酸、碱、盐和有机溶剂等腐蚀介质的耐腐蚀性能和耐候性能优良，因此特别适合沿海地区、内陆盐渍土地区以及工业区和酸雨多发地区等对混凝土和钏质杆塔有特殊防腐要求的环境。Ebert Composites公司、圣地亚哥煤气电力公司(SDGE)和爱迪生公司(SCE)设计出的一种复合材料无螺栓装配构成的三基实验杆塔，建于高盐污染地区的南加里福利业海滨， 该结构的正常使用说明玻璃铡的防腐安全性能稳定。
　　4)绝缘性能好。玻璃钢绝缘性能优越，它的电性能介于纤维和树脂之间，对于界面结合情况小敏感。玻璃钢电气绝缘性能优良，适当减少电塔横担的长度甚至去掉横担，仍可以满足导线与塔身间隙要求，可以大大减少传统铁塔中必须使用的绝缘了串数量减轻结构自重，同时可以大大减少钢材用量。此外，玻璃钢的使用还可以输电线路结构更为紧凑，可减少线路占用宽度。

3　玻璃钢应用于输电塔的技术关键

　　玻璃钢有许多钢材和其他金属材料无法比拟的优点，同时在设计玻璃钢电塔的时候， 许多技术问题还是要等着取解决的，丰要表现为以下几方面。
　　1)玻璃钢结构稳定问题。用玻璃钢代替钢材应用于电塔中可能出现稳定问题，因为玻璃钢的弹性模量只有普通钢材的1／10―1／14，在同等荷载作用下可能产生较大的变形，塔头位移将可能超过允许值。为了克服玻璃钢弹性模量低的特点，在设计构件时我们应当考虑采取适当措施来加以控制。
　　2)玻璃钢容易发生剪切破坏。玻璃钢的剪切强度相比其抗压及抗拉强度小得多。双向玻璃钢的剪切强度约为拉伸强度的10％，单向玻璃钢的剪切强度只有拉伸强度的5％。在电塔中，构件和构件连接处的力学行为主要表现为剪切变形，当变形量达到一定量值时，连接处即会发生剪切破坏，由此产生的链锁反应将影响整个电塔的安全性和适用性。
　　3)玻璃钢在长期荷载作用下的蠕变性能。蠕变是指材料在应力不变的条件下变形随时间的延续而增加，后导致结构物的失效。玻璃钢蠕变的根本原因是由塑料的粘弹性造成的，即使在常温下也会发生较大蠕变，尤其是对于电塔这一受压构件， 由于到导线荷载的长期作用，玻璃钢塔架的变形量会不断增加，如果达到限值就会因丧失稳。
　　4)玻璃钢电塔的杆件连接方式。杆件连接处容易出现强度破坏，在导线荷载及其风荷载等的长期作用下，杆件连接处会有明显的应力集中现象产生，当应力值超过玻璃钢的强度极限时，电塔随即发生强度破坏。玻璃钢属于脆性各向异性材料，在杆件连接处的应力集中程度一般比金属材料要高，而其抗剪强度和横向抗拉强度又相当低；玻璃钢的连接方式一般分为机械连接与胶结两类；机械连接件的强度稳定，抗高温蠕变和抗剥离性能好，便于拆装检修，但其开孔削弱了受力断面，孔洞的应力集中程度高；胶结连接件不削弱受力断面且无孔涮应力集中，外型乎整光滑，抗电化学腐蚀能力强，残余变形小。
　　5)老化问题。老化现象是塑料的共同缺陷，玻璃钢也不例外，在紫外线、风沙雨雪、化学介质、机械应力等作用下容易导致其性能下降，玻璃钢的老化问题直接影响到玻璃钢电塔的使用寿命，研究玻璃钢在大气中的性质变化十分重要。我国新研制的树脂基体中加入了紫外线抑制剂，可以有效的防止玻璃钢铁塔的老化．其预期寿命可达80年之久。

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