CN208122456U - 一种frp材料塔架立柱及高耸塔架 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种FRP材料塔架立柱，包括两个互相垂直的平直管壁，以及连接两个平直管壁的弧形管壁，所述平直管壁和弧形管壁构成中空封闭的管状结构，所述平直管壁沿其宽度方向延伸设置有翼板，所述平直管壁、弧形管壁和翼板采用FRP材料拉挤一体成型。该FRP材料塔架立柱采用中空封闭的管状结构，提高了局部抗扭能力，同时通过翼板增加FRP材料塔架立柱截面的惯性矩，从而增强了FRP材料塔架立柱的受压稳定性。

Description

一种FRP材料塔架立柱及高耸塔架

技术领域

本实用新型属于电力设备技术领域，具体涉及一种FRP材料塔架立柱及高耸塔架。

背景技术

高耸铁塔一般包括高压（超高压）输电线铁塔，电信、微波站、电视台天线、广播电台天线铁塔，以及其他用途的塔架，常规的高耸铁塔通常采用镀锌钢型材构建而成，其的外表面虽然采用了镀锌工艺，但是镀锌钢的抗腐蚀能力仍然较差，使用寿命较短，而且钢铁资源有限。

目前，一种纤维增强高分子材料（Fiber Reinforced Polymer，简称FRP）有望成为钢铁的替代品，它具有耐腐蚀、高强度、重量轻（密度小）、无磁性、对电磁波透明等特性，FRP材料的使用寿命远远高于镀锌钢材；密度大约为其1/4；强度为其2倍以上，但是，由于它的杨氏模量较小。以玻璃纤维增强高分子材料（Glass Fiber Reinforced Polymer， 简称GFRP）为例，其使用寿命大约35年而钢铁大约15年，密度为1900kg/m³，而钢铁大约7800 kg/m³；强度450MPa以上，而普通钢材大约235或345MPa，但是钢材的杨氏模量为210GPa，而GFRP大约45GPa。

另外，高耸铁塔一般建设在高山峻岭之间，需要铺设轻便公路以便运输安装，或者采用人力背负构件到达现场，并用人力安装，危险性大、措施费高，例如搭建脚手架，拆除脚手架费用，而且二次运输（指从汽车、火车、或船舶卸货后，由人工搬运至工程场所的运输）费用高。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有镀锌钢型材制造高耸塔架抗腐蚀能力差、使用寿命短、施工成本高的问题。

为此，本实用新型实施例提供了一种FRP材料塔架立柱，包括两个互相垂直的平直管壁，以及连接两个平直管壁的弧形管壁，所述平直管壁和弧形管壁构成中空封闭的管状结构，所述平直管壁沿其宽度方向延伸设置有翼板，所述平直管壁、弧形管壁和翼板采用FRP材料拉挤一体成型。

进一步的，上述FRP材料塔架立柱还包括加强肋，所述加强肋由两个平直管壁连接处向弧形管壁延伸，且加强肋的长度与平直管壁长度相同。

进一步的，所述加强肋连接弧形管壁的一端延伸设置有翼板。

进一步的，上述FRP材料塔架立柱还包括连接件，所述连接件包括平直段连接板和圆弧段连接板，所述平直段连接板与所述平直管壁的形状一致，所述圆弧段连接板与弧形管壁的形状一致。

进一步的，所述连接件沿塔架立柱轴线间隔设置有多个。

进一步的，所述平直管壁、弧形管壁和翼板均包括内芯和表面布，所述内芯为纵向平行纤维，表面布为两层的双向布，且双向布的材质与纵向平行纤维相同。

进一步的，所述双向布为45度方向剪裁制得。

另外，本实用新型实施例还提供了一种FRP材料高耸塔架，包括上述FRP材料塔架立柱，斜杆和水平杆，所述斜杆和水平杆均通过螺栓与FRP材料塔架立柱的翼板连接构成空间桁架结构。

进一步的，所述螺栓为FRP材料制造的螺栓，或尼龙螺栓或塑料螺栓。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型提供的这种FRP材料塔架立柱采用中空封闭的管状结构，提高了局部抗扭能力，同时通过翼板增加FRP材料塔架立柱截面的惯性矩，从而增强了FRP材料塔架立柱的受压稳定性。

(2)本实用新型提供的这种FRP材料塔架立柱采用FRP材料制作，适应了国家关于节能减排的要求，使用寿命长，其重量轻，便于二次运输，不仅提高了运输效率、降低运输成本、而且提高了运输的安全性，同时也提高安装效率、降低安装成本、提高安装过程的安全性并大幅度节省了措施费。

(3)本实用新型提供的这种FRP材料高耸塔架以FRP材料制作的塔架立柱、斜杆和水平杆构造空间桁架结构，在大幅度提高塔架耐腐蚀性能、延长使用寿命的前提下，克服了FRP材料本身杨氏模量较小的弱点，便于大规模工业应用。

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型FRP材料高耸塔架的结构示意图；

图2是图1中沿A-A方向的截面示意图；

图3是图2中I部的放大图；

图4是本实用新型FRP材料塔架立柱的俯视图；

图5是本实用新型FRP材料塔架立柱与连接件的连接示意图。

附图标记说明：1、FRP材料塔架立柱；2、斜杆；3、水平杆；4、螺栓；5、翼板；6、连接件；11、平直管壁；12、弧形管壁；13、加强肋；61、平直段连接板；62、圆弧段连接板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图4所示，本实施例提供了一种FRP材料塔架立柱，包括两个互相垂直的平直管壁11，以及连接两个平直管壁11的弧形管壁12，所述平直管壁11和弧形管壁12构成中空封闭的管状结构，这种结构具有局部抗扭能力，同时具备较高的压杆稳定性（塔架立柱主要受压），且弧形管壁12的设计对翼板5的水平稳定性起到了关键作用，所述平直管壁11沿其宽度方向延伸设置有翼板5，翼板5增加FRP材料塔架立柱1截面的惯性矩，从而增强了FRP材料塔架立柱1的受压稳定性，同时也增加了FRP材料塔架立柱1的横截面积，对FRP材料塔架立柱1的总体拉、压抗力有贡献，所述平直管壁11、弧形管壁12和翼板5采用FRP材料拉挤一体成型。本实施例中采用FRP材料制作塔架立柱，FRP材料不锈蚀，因而使用寿命较钢铁结构长，同时与钢铁相比具有重量轻（密度小）、强度高的特性，因此便于二次运输和现场安装；而且用钢铁制作的塔架立柱二次运输艰难、效率低，二次运输和安装的危险性大，而采用FRP材料制作的塔架立柱，其运输和安装过程相对沉重的钢铁材质而言，更加安全有效，能大幅度减少措施费用；另外，FRP材料的主要组成部分为玻璃纤维、玄武岩纤维、或碳纤维等，原材料具有丰富的天然储量。

进一步的，在中空封闭管形结构的FRP材料塔架立柱1中，为了提高FRP材料塔架立柱1的稳定性，该FRP材料塔架立柱1还包括加强肋13，所述加强肋13由两个平直管壁11连接处向弧形管壁12延伸，且加强肋13的长度与平直管壁11长度相同。加强肋13的设置提高了FRP材料塔架立柱1的抗压截面积，增加了FRP材料塔架立柱1截面惯性矩（稳定性的表征形式），同时增强了FRP材料塔架立柱1的抗扭性能；而在高耸塔架构建中，为了便于FRP材料塔架立柱1与斜杆2、水平杆3之间空间桁架结构的连接，所述加强肋13连接弧形管壁12一端延伸设置有翼板5，加强肋13的设置便于斜向翼板的自然延伸，加强了翼板5的连接紧固力，使得整个FRP材料塔架立柱1具有更强的整体性。

如图4和图5所示，为了提高FRP材料塔架立柱1在构建高耸塔架时，与斜杆2、水平杆3安装节点处的强度，该FRP材料塔架立柱1还包括连接件6，所述连接件6包括平直段连接板61和圆弧段连接板62，所述平直段连接板61与所述平直管壁11的形状一致，所述圆弧段连接板62与弧形管壁12的形状一致。连接件6也采用FRP拉挤工艺成型，其模具在制作时，与FRP材料塔架立柱1模具同时开模，形状保持高度一致，这样使得连接件6与FRP材料塔架立柱1表面完全吻合，连接件6连续拉出后按要求截短，所述连接件6沿FRP材料塔架立柱1轴线间隔设置有多个，即在FRP材料塔架立柱1与斜杆2、水平杆3安装节点处设置。

作为一种优化的实施方式，所述平直管壁11、弧形管壁12和翼板5均包括内芯和表面布，所述内芯为纵向平行纤维，增强FRP材料塔架立柱1的纵向强度和模量，为了加强其横向性能，在其表面采用两层的双向布作为表面布，且双向布的材质与纵向平行纤维相同，此处双向是指经纬线都采用该高性能纤维织造；相比于单向布只有经线是高性能纤维，而纬线为廉价且更易于纺织的棉纱，单向布纬向不具有强度，纬线只是保持纺织品的形态而已，本实施例通过双向布的设计大幅度提高了FRP材料塔架立柱1的横向力学性能。进一步的，所述双向布为45度方向剪裁制得，使得布置在FRP材料塔架立柱1表面的纤维呈正负45度方向分布，加强了FRP材料塔架立柱1的横向、纵向抗剪切强度。

另外，如图1、图2、图3所示，本实施例还提供了一种FRP材料高耸塔架，包括上述FRP材料塔架立柱1，斜杆2和水平杆3，所述斜杆2和水平杆3均通过螺栓4与FRP材料塔架立柱1的翼板5连接构成空间桁架结构，在大幅度提高塔架耐腐蚀性能、延长使用寿命的前提下，克服了FRP材料本身杨氏模量较小的弱点，便于大规模工业应用。本实施例中可以在翼板5的任意位置进行钻孔用于连接，钻孔一般采用两排，每排4个孔，共8个螺栓4形成螺栓群，也可以是6个、10个或12个等，必要时也可以做成三排的螺栓群，或者呈其他形状排列的螺栓群，此处所说的任意位置，不仅在横向可以钻两排或三排孔，在轴向可以在任意高度设置桁架的节点。进一步的，在螺栓4连接过程中，由于金属的硬度与FRP材料不同，而且FRP材料呈各向异性，因此金属螺栓会导致螺孔自然磨损变大，甚至导致螺孔处出现裂缝，因而本实施例中不采用金属螺栓连接，而是采用FRP材料制造的螺栓，或尼龙螺栓或塑料螺栓；在不得已需要用金属螺栓的情况下，可以使用FRP螺孔衬管，或者橡胶、塑料、尼龙衬管，通过衬管隔离螺孔与金属螺栓，还可以采用在金属螺栓表面涂敷FRP材料（或橡胶、塑料、尼龙）而匹配材料性能，从而有效保护螺孔内壁不被挤压破坏。

综上所述，本实用新型提供的这种FRP材料塔架立柱采用中空封闭的管状结构，提高了局部抗扭能力，同时通过翼板增加FRP材料塔架立柱截面的惯性矩，从而增强了FRP材料塔架立柱的受压稳定性。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种FRP材料塔架立柱，其特征在于：包括两个互相垂直的平直管壁，以及连接两个平直管壁的弧形管壁，所述平直管壁和弧形管壁构成中空封闭的管状结构，所述平直管壁沿其宽度方向延伸设置有翼板，所述平直管壁、弧形管壁和翼板采用FRP材料拉挤一体成型。

2.如权利要求1所述的FRP材料塔架立柱，其特征在于：还包括加强肋，所述加强肋由两个平直管壁连接处向弧形管壁延伸，且加强肋的长度与平直管壁长度相同。

3.如权利要求2所述的FRP材料塔架立柱，其特征在于：所述加强肋连接弧形管壁的一端延伸设置有翼板。

4.如权利要求1所述的FRP材料塔架立柱，其特征在于：还包括连接件，所述连接件包括平直段连接板和圆弧段连接板，所述平直段连接板与所述平直管壁的形状一致，所述圆弧段连接板与弧形管壁的形状一致。

5.如权利要求4所述的FRP材料塔架立柱，其特征在于：所述连接件沿塔架立柱轴线间隔设置有多个。

6.如权利要求1所述的FRP材料塔架立柱，其特征在于：所述平直管壁、弧形管壁和翼板均包括内芯和表面布，所述内芯为纵向平行纤维，表面布为两层的双向布，且双向布的材质与纵向平行纤维相同。

7.如权利要求6所述的FRP材料塔架立柱，其特征在于：所述双向布为45度方向剪裁制得。

8.一种FRP材料高耸塔架，其特征在于：包括如权利要求1～7任一项所述的FRP材料塔架立柱、斜杆和水平杆，所述斜杆和水平杆均通过螺栓与FRP材料塔架立柱的翼板连接构成空间桁架结构。

9.如权利要求8所述的FRP材料高耸塔架，其特征在于：所述螺栓为FRP材料制造的螺栓，或尼龙螺栓或塑料螺栓。