提高拉挤型玻璃钢格栅抗弯性能的研究

       本文重点介绍了拉挤型玻璃钢格栅的材料设计、结构设计和组装工艺三个面对拉挤玻璃钢格栅抗弯性能的影响以及解决办法。

       拉挤型玻璃钢格栅是用三种不同截面形状的拉挤玻璃钢型材按特定的方式组装而成的带有空格的平面板材。由于其具有优良的耐腐蚀、阻燃、轻质高强、耐老化、绝缘防滑、安全美观等一系列特性，在美国等发达国家早已广泛用于化工、石油、造纸、冶炼发电、饲养以及污水处理等行业。在国内，目前发电、化工、石油等行业已推广应用，生产规模及市场份额正逐步扩大，规格品种也随国内外客户需求不断多样化，应用前景十分广阔。

      然而，在实际应用和性能检测中发现，拉挤型格栅就其本身结构而言尽管较模塑型格栅剐性好，强度大，但在一些特殊场合的使用中仍然存在着强度不足，变形大的问题。在安装中需适当增加金属梁的数量以达到减少变形的目的，给施工造成了不必要的麻烦。过大的变形，使格栅作为人行栈道、平台使用时，给人一种不安全的感觉，严重的影响了格栅其它性能的发挥和扩大其应用领域，所以提高拉挤型玻璃钢格栅的抗弯性能是拉挤型玻璃钢格栅应解决的首要问题。

二、拉挤型玻璃钢格栅的结构

       拉挤型玻璃钢格栅选用一种拉挤玻玻璃钢型材作为承重条，用一种型材作为同距横条，另一种型材作中心连接条，并在三者之间施以高效胶粘剂，使之固定，不会产生相对转动或移动。间距横条机械地、化学地锁束在承重条的纤维网中，并在方位上牢固地分离和加固了承重条，将集中载荷分配到相邻的横条上。工字形型材为承重条的格栅结构由图l所示。
       

3.提高拉挤型玻璃钢格栅抗弯性能的途径

3.1选择截面形状合理的拉挤型材

       玻璃钢拉挤成型工艺特别适合于制造工字形、角形、槽形、管形、圆棒等截面形状的产品。这些产品均为细长结构，在使用中可视为杆件或梁。拉挤型玻璃钢格栅正是利用拉挤型材的特点，将其优化组合成一种新型网状结构的产品，所以拉挤型玻璃钢格栅的性能主要取决于拉挤型材的抗弯性能，即抗弯强度及抗弯刚度。格栅中的承重条在实际用中是主要的受力构件，可看作简支梁，受到弯曲作用力，产生一定的挠度。其最大弯曲应力最大挠度表达分另q如下：最大弯曲应力表达式：
       
      式中：M max为截面上的最大弯矩；W为抗弯截面模量，与截面尺寸有关。
      最大挠度表达式：
       
      式中：E为拉挤型材的轴向弹性模量；J为惯性矩。
       由以上两式可看出，在一定的载荷及跨距条件下，拉挤型材的最大弯曲强度及最大挠度Y一皆与型材的截面形状及尺寸有关。在相同截面形状下，从强度方面考虑，工字形比矩形好，矩形比方形好，方形又比圆形好。格栅作为几种拉挤型材的组合产品，还应考虑材料性能、刚度、制造工艺等多方面的因素。工字形截面比矩形截面好，但它的成型工难控制，所以应根据具体的技术要求、弯曲强度、挠度条件及加工的难易综合考虑截面的合理形状及尺寸.

3.2合理配置拉挤型材的增强材料

     作为承重条的拉挤型材，其增强材料除了无碱无捻粗纱外，还应在外面包覆一层玻璃纤维连续毡。以工字形型材为例，有表面全毡包覆的，还有工字型材两侧面分别包毡的；而空心营材则以内外层加毡中间层加无捻粗纱或以中间层缠绕环向纱两种方法布置增强材料。这几种形式对于提高拉挤型材的横向强度及格栅的整体抗弯性能是非常有效的。

3.3选择适宜的格栅组合方式

    不同截面形状的拉挤型材，其组合结构也略有差别，目前普遍选用的是楔条型及套管型两种，由表l所示。
      
        从组合结构看，由于套管型格栅选择圆形棒材和空心管作为中间联接条及间距条，其抗弯性能较楔条型略低。这一点由格栅集中载荷—挠度测试的数据比较可以得到证实。
         
3.4确定合理的格栅组装工艺参数

        (1)承重条立面打孔工艺要求

       圆孔的圆心一定要在I字形型材或矩形型材的截面形心位置。这样可以减少承重件强度和刚度损失。圆孔大小要适中，过大的圆孔径造成承重件强度降低；而过小的圆孔径则不利于中间联接条的插入，影响组装。

      (2)联接条的间距及格栅空隙率的设计

       联接条的间距大小决定着承重件立面打孔的疏密的程度及整个格栅的性能，一般根据实实际用情况及理论计算，选择150mm或是300mm为最佳，既能保证格栅的性能要求，又能节省材料，降低成本。格栅的空隙率是指格栅板上表面的空隙面积与格栅板表面积之比，与承重之间的中心距有关。一般来说，中心距越小。格栅的强度和刚度越好，但还应根据具体的使用条件灵活掌握。如果作为人行栈道、平台使用，可将两个工字钢边缘距离选在于20一30mm之间，通过实际应用，效果很好。

四 结束语

       拉挤型玻璃钢格栅较模塑型玻璃钢格栅增强材料含量高，承载能力具有明显的优势。如果能把格栅的结构设计、材料设计、制造工艺等方面做得更加完美合理，使拉挤玻璃钢格栅达到内在质量与外在质量的和谐统一，那么拉挤玻璃钢格栅的应用领域将更加广泛。