隨著照明技術(shù)的發(fā)展，城市室外照明摘 要：早年使用木桿為主要的燈桿材料來源，但因木材很難有一致的尺寸與均勻性能，且使用在風(fēng)雨日曬的戶外，加上蟲蟻的侵害，木桿的耐用年限也相當(dāng)有限，采用鋼筋水泥來制作燈桿（俗稱砼桿），提高了燈桿壽命，是燈桿史上的一大進(jìn)步，但先天不足的外形使其輝煌了三十年后被鋼桿代替。本文主要介紹玻璃鋼（FRP）路燈桿的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：玻璃鋼燈桿 優(yōu)異特性 應(yīng)用優(yōu)勢
路燈燈桿材料，最早是用從大自然中取之的木材，而后發(fā)展到混凝土、金屬，現(xiàn)在FRP（玻璃鋼）復(fù)合材料已經(jīng)嶄露頭角。
而后由于煉鐵工業(yè)的發(fā)達(dá)，鋼材原料取得容易且加工也較方便，因而被大量的運(yùn)用于燈桿上。初期的路燈鋼桿大量是等徑的，用等直徑的無縫鋼管制成，而后有錐形路燈鋼桿，采用不同上下邊長、1米等高的梯形鋼板卷制成一個(gè)個(gè)不同直徑錐形，在經(jīng)過橫向焊接成需要高度的燈桿。這樣的燈桿既有縱向焊縫，又有橫向焊縫，既不美觀加工又復(fù)雜，還存在安全隱患。大功率壓機(jī)應(yīng)用于燈桿制造，使得路燈鋼桿能一次成型，成型的路燈鋼桿本體只有縱向一條焊縫，加工既簡單，外形又美觀，還不存在安全隱患。鋼桿的防銹處理是必不可少的重要步驟，除了熱浸鋅，還加噴塑以保護(hù)鋅層并使其更加美觀。由于鋼桿重量仍然相當(dāng)大，也有一些燈桿采用較輕的鋁合金替代。雖然鋁合金燈桿重量較輕，但鋁合金原料價(jià)格比鋼貴且生產(chǎn)設(shè)備投資高等障礙，因此鋁合金燈桿并未如鋼燈桿一般被廣泛的采用。
由于科技進(jìn)步和材料工業(yè)的飛速發(fā)展，復(fù)合材料在歐、美發(fā)展異常迅速，近二、三十年來FRP（玻璃鋼）已被運(yùn)用到燈桿生產(chǎn)之材料。由于玻璃鋼具有與鋼一般的拉伸強(qiáng)度，密度卻只有鋼鐵的四分之一，且具備了耐候、不生銹的特性，因此更具有適合的條件制造路燈燈桿。FRP燈桿現(xiàn)已廣泛的被歐、美國家使用在道路、特殊區(qū)域如海邊、工業(yè)區(qū)以及環(huán)境惡劣之區(qū)域，并且因而建立了相當(dāng)完善的產(chǎn)品規(guī)范。近年來，國內(nèi)一些城市的少量路段也開始逐步采用FRP燈桿。
一、復(fù)合材料FRP（玻璃鋼）之背景
復(fù)合材料之發(fā)展為近一世紀(jì)以來從歐美展開，將兩種以上的材料結(jié)合成為復(fù)合材料。最佳的方法是將補(bǔ)強(qiáng)材與基材結(jié)合而成的復(fù)合材料，比原先單一材料更佳的物理特性。其中以玻璃纖維為補(bǔ)強(qiáng)材，樹脂為基材結(jié)合而成的熱固性材料是被發(fā)現(xiàn)最成功的復(fù)合材料之一，稱之FRP（Fiber Reinforced Plastic），由于其材料特性相當(dāng)優(yōu)良幾乎與鋼材相似，故又俗稱玻璃鋼。
FRP材料問世以來發(fā)展到現(xiàn)在，利用其材料極高的強(qiáng)度與物理特性，已經(jīng)被廣泛地使用在航天、船舶、運(yùn)動(dòng)器材、醫(yī)療器材、風(fēng)力發(fā)電、結(jié)構(gòu)性產(chǎn)品與極多極廣的領(lǐng)域。歐、美也自50~60年代開始采用FRP來生產(chǎn)燈桿，并且廣泛地使用在道路照明的燈桿、通信線路與電力線路傳輸?shù)呐渚€桿。由于FRP材料特性具有與鋼鐵一樣的強(qiáng)度，可依照組合兩種材料的不同比例、玻璃纖維之不同排列方式與各樣的加工方法得到所需要之特性，因此對于FRP燈桿比其它材質(zhì)有更大的設(shè)計(jì)容許度。目前已發(fā)展出來且在廣為使用的FRP燈桿具有以下之優(yōu)異的特性。
二、優(yōu)異的機(jī)械特性
根據(jù)材料強(qiáng)度之比較，F(xiàn)RP之材料特性與鋼鐵并無太大差別，F(xiàn)RP燈桿具有極強(qiáng)的機(jī)械特性，以歐、美使用FRP燈桿已50年的經(jīng)驗(yàn)來看，F(xiàn)RP材質(zhì)燈桿強(qiáng)度的適用性已得到證實(shí)，隨不同之強(qiáng)度設(shè)計(jì)可抗極強(qiáng)的風(fēng)力。FPR玻璃鋼材料的機(jī)械特性與壓鑄鋁、低碳鋼、不銹鋼的機(jī)械特性比較見下表。
三、非導(dǎo)電性
FRP的非導(dǎo)電性，使得FRP燈桿較之金屬制的燈桿更能有效地減低雷擊的機(jī)率。尤其在空曠地區(qū)道路旁的燈桿是突出的放電目標(biāo)，特別是金屬燈桿較易受到雷擊損害。
另外FRP燈桿的非導(dǎo)電性能可以防止人員因觸電而傷亡，反而金屬制燈桿因其導(dǎo)電性，為避免人員觸電事故，必須采取接地措施，并定期進(jìn)行接地電阻的測量。由于接地電阻過大，多次發(fā)生因電線的短路或漏電造成人員觸電傷害事故，因此FRP燈桿具有較高的防觸電安全功能。
四、耐腐蝕、抗老化，維護(hù)成本少
由于燈桿所在的道路環(huán)境不同，如在具有化學(xué)藥品或氣體長期污染之工業(yè)區(qū)、具有極高鹽分之濱海區(qū)域、具有酸雨或酸性土壤之區(qū)域等，由于長時(shí)間暴露于此環(huán)境，相當(dāng)容易造成安置于此惡劣環(huán)境之下之金屬、水泥桿燈桿的損害而減低使用壽命。FRP燈桿具有優(yōu)良的抗化學(xué)酸堿、抗鹽害及不生銹等防腐蝕特性，可以節(jié)省很多維護(hù)成本。根據(jù)資料，在臺(tái)灣有已安裝了三十年的FRP燈桿仍安全地運(yùn)行著，歐、美安裝的FRP燈桿壽命甚至長達(dá)50年。
下圖為2009年1月拍攝的于1976年6月安裝在臺(tái)灣電核二廠門前道路的FRP燈桿，至今已使用35年。
五、震動(dòng)阻尼延長燈具壽命
燈桿安置之位置長期因車輛的行駛而對于燈桿本身產(chǎn)生震動(dòng)效應(yīng)，特別是大型重車頻繁的震動(dòng)，對于固定于燈桿上的零件與燈具，會(huì)有使用壽命降低的影響。由于FRP燈桿本身具有較佳的受力回復(fù)性亦即彈性，具有震動(dòng)阻尼效果。因此FRP燈桿比無彈性之金屬、水泥燈桿更能化解因車輛行駛所產(chǎn)生之震動(dòng)損害，使零件與燈具使用壽命較長。
六、色彩牢度高、美觀
由于FRP生產(chǎn)方式不同，在FRP燈桿生產(chǎn)同時(shí)可將顏色直接加入而達(dá)到上色之目的，因此色彩的牢度很高，不會(huì)像金屬制燈桿以上漆方式，因?yàn)殚L期暴露而剝落，且可以使用較耐久。
七、重量輕，交通運(yùn)輸與安裝成本低
因?yàn)镕RP比重約為鋼鐵的1/4,因此相同的規(guī)格FRP燈桿重量輕，安裝，運(yùn)輸較容易、不需要大型吊掛裝置，可以大大降低使用成本。對于成本的考慮方面來說，實(shí)際的路燈成本是將燈桿燈具造價(jià)、運(yùn)送安裝成本、使用壽命與維護(hù)費(fèi)用總體來評估計(jì)算的，從這樣一個(gè)觀點(diǎn)出發(fā)，采用FRP路燈將比傳統(tǒng)鋼桿路燈具有更大的經(jīng)濟(jì)效益。
八、FRP燈桿的安全性
1.依據(jù)美國ANSI C136.20-1990規(guī)范設(shè)計(jì)
2.抗風(fēng)強(qiáng)度60m/sec.相當(dāng)于17級風(fēng)
3.依據(jù)60m/sec產(chǎn)生的風(fēng)壓，燈桿的變形量位移要小于直桿地面高度的10﹪，相當(dāng)于將風(fēng)壓轉(zhuǎn)換成燈桿的水平荷重，請參考水平荷重轉(zhuǎn)換表。
根據(jù)ANSI之計(jì)算風(fēng)力（60m/s）換算成水平荷重如下：
目前亞洲大部份地區(qū)之路燈采用的原料雖然仍以鋼材為多，主要的原因乃是鋼材制作燈桿的生產(chǎn)技術(shù)門坎低，故投入生產(chǎn)者眾多，且FRP燈桿的宣傳力度不足，致使用戶對FRP燈桿不了解，更不太了解FRP燈桿之發(fā)展與優(yōu)勢，因此延續(xù)舊有的習(xí)慣采用鋼制燈桿。但是由于國際信息日漸廣泛流通，使得FRP材料的優(yōu)異特性逐漸被了解，加上用FRP生產(chǎn)燈桿之加工技術(shù)已經(jīng)日新月異趨于成熟、成本下降，更經(jīng)由歐、美先進(jìn)國家在使用FRP燈桿上的長期經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)相當(dāng)完善，甚至中東地區(qū)也早已大量的采用了FRP燈桿作為主要的路燈設(shè)計(jì)。
