路灯灯杆强度计算
LED路灯规格参数汇总和照度计算
•LED路灯规格参数灯具技术指标:单个光源技术指标：说明：（E，e）=当灯杆为表中的高度时（机动车道平均照度，人行道平均照度）(L×D×d)= 当灯杆为表中的高度时 (灯杆间距×机动车道路面宽度×人行道路面宽度)(单位米)LED路灯灯具技术要求:（1）LED路灯采用优质铝合金材料制成，灯体表面做喷塑处理，表面应能承受机械压力和盐雾、汽车废气、及清洗剂的腐蚀等。
（2）LED路灯外壳防护等级：IP65以上。
（3）良好的蝠翼配光设计，反光系统采用立体光源或透镜导光设计，透镜须采用非成像二次光学透镜以便保证路面亮度和均匀度，加大辐射范围。
（4）LED灯具必须通过广东省LED路灯产品评价标杆体系检测机构的检验并提供检验报告（LED灯具须为投标人本次投标采用LED 产品所属生产厂家的产品）（5）LED路灯的使用环境温度应能满足-20℃～+50℃，适合广东地区使用。
同时应满足具体使用地的环境温度、湿度和腐蚀性等其它特殊要求。
（6）LED灯具的功率因数：≥0.95，灯具驱动电源效率≥90%。
（7）LED路灯工作交流电压范围：85V～265V(在此电压范围内LED灯具仍能正常工作)（8）LED路灯具有浪涌抑制性能（抗雷击），输入端过电压保护，当电压恢复正常时能恢复工作。
（9）LED路灯灯具必须具备下半夜自动调节灯具功率的功能。
（10）灯具需具备仰角角度调节功能，以保证路面达到最大面积的照度效果。
4.LED光源技术要求（1）LED光源晶片要求选用国际知名品牌，（美国科瑞 CREE、普瑞 BRIDGELUX、德国欧司朗Osram和荷兰飞利浦Philips）并且采用低热阻、散热良好、低应力的封装技术。
（2）采用高发光效率LED晶片， LED晶片的发光效率110Lm/w以上，无重影、低光衰。
提供生产厂家原产地证明书复印件，附在投标文件中；如有原件，则一并提供。
（3）LED光源色温4000±50K。
路灯杆独立基础计算书1
路灯杆独立基础计算书1若采用1.5mx1.5m,则埋深需要近4米。
厂商提供内力为N=9KN,弯矩设计值为62KN.M,剪力为6KN。
如果按1.5mx1.5m计算的话，埋深要去到4m。
大放脚为1.5mx1.5m厚0.5m,基础柱为800x800的墩柱，自重为25x(1.5x1.5x0.5+0.8x0.8x3.5)=84.13KN.基础回填土自重为18x(1.5x1.5-0.8x0.8)=101.43KN。
共计185.6KN路灯塔自重为9KN作用于基底的标准值为194.6KN现浇独立柱基础设计: DJ-1===================================================================1 已知条件及计算要求：(1)已知条件：类型：阶梯形柱数：单柱阶数：1基础尺寸(单位mm):b1=1500, b11=750, a1=1500, a11=750, h1=500 柱:方柱, A=800mm, B=800mm设计值：N=272.44kN, Mx=62.00kN.m, Vx=6.00kN,My=0.00kN.m, Vy=0.00kN标准值：Nk=194.60kN, Mxk=44.29kN.m, Vxk=4.29kN, Myk=0.00kN.m, Vyk=0.00kN混凝土强度等级：C25, fc=11.90N/mm2钢筋级别：HRB335, fy=300N/mm2基础混凝土保护层厚度：40mm基础与覆土的平均容重：20.00kN/m3地基承载力设计值：210kPa基础埋深：4.00m作用力位置标高：-4.000m剪力作用附加弯矩M'=V*h(力臂h=0.000m)：My'=0.00kN.mMyk'=0.00kN.m(2)计算要求：1.基础抗弯计算2.基础抗剪验算3.基础抗冲切验算4.地基承载力验算-------------------------------------------------------------------2 基底反力计算：(1)承载力验算时,底板总反力标准值(kPa): [相应于荷载效应标准组合]pk = (Nk+Gk)/A = 166.49pkmax = (Nk+Gk)/A + Mkx/Wx + Mky/Wy = 245.22pkmin = (Nk+Gk)/A - Mkx/Wx - Mky/Wy = 87.76各角点反力 p1=245.22, p2=245.22, p3=87.76, p4=87.76(2)强度计算时,底板净反力设计值(kPa): [相应于荷载效应基本组合]p = N/A = 121.08pmax = N/A + Mx/Wx + My/Wy = 231.31pmin = N/A - Mx/Wx - My/Wy = 10.86各角点反力 p1=231.31, p2=231.31, p3=10.86, p4=10.86-------------------------------------------------------------------3 地基承载力验算:pk=166.49 < fa=210.00kPa, 满足pkmax=245.22 < 1.2*fa=252.00kPa, 满足-------------------------------------------------------------------4 基础抗剪验算:抗剪验算公式 V<=0.7*βh*ft*Ac [GB50010-2002第7.5.3条](剪力V根据最大净反力pmax计算)第1阶(kN): V下=121.44, V右=121.44, V上=121.44, V左=121.44砼抗剪面积(m2): Ac下=0.68, Ac右=0.68, Ac上=0.68, Ac左=0.68抗剪满足.-------------------------------------------------------------------5 基础抗冲切验算:抗冲切验算公式 F l<=0.7*βhp*ft*Aq [GB50007-2002第8.2.7条] (冲切力F l根据最大净反力pmax计算)第1阶(kN): F l下=0.00, F l右=0.00, F l上=0.00, F l左=0.00砼抗冲面积(m2): Aq下=0.00, Aq右=0.00, Aq上=0.00, Aq左=0.00抗冲切满足.-------------------------------------------------------------------6 基础受弯计算:弯矩计算公式 M=1/6*l a2*(2b+b')*pmax [l a=计算截面处底板悬挑长度]配筋计算公式 As=M/(0.9*fy*h0)第1阶(kN.m): M下=17.95, M右=17.95, M上=17.95, M左=17.95计算As(mm2/m): As下=97, As右=97, As上=97, As左=97基础板底构造配筋(构造配筋D12@200).-------------------------------------------------------------------7 底板配筋:X向实配 D12@200(565mm2/m) >= As=565mm2/mY向实配 D12@200(565mm2/m) >= As=565mm2/m--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------。
10米太阳能LED路灯灯杆强度计算说明书
太阳能LED路灯灯杆强度计算说明书10米灯杆光伏板功率：130Wp*2光伏板尺寸：1650*550mm1、整灯抗风计算风压（Wp）：Wp=0.5*Ρ*V²Ρ：为空气密度[kg/m3] v：为风速[m/s]空气密度Ρ==r/g r：重度（标准状态r=0.01225 [kN/m3]） g：重力加速度9.8[m/s2]即：将Ρ带入Wp=0.5*Ρ*V²公式中，得wp=0.5·r·v2/g将r、g带入公式wp=0.5·r·v2/g，得Wp= v2/1600[kN/m²]1、要求抗风等级12级根据以上公式：Wp=v²/160012级风速：32．7～36．9m/s代入公式（选择最大），得：Wp= 36.9²/1600=0.851[kN/m²]根据太阳能路灯灯杆截面积：（a+b）*H/2a=0.136m b=0.28m10米灯杆截面积及光伏板面积为：S总=（0.136+0.28）*10/2+1.65*0.55*2=3.895m²S 光伏板=1.65*0.55*2=1.815m²力臂长度：10米依据力学中的杠杆公式，此时固定螺钉所承受的弯矩为：M=0.851*3.895*10=33.2n.m根据设计：螺栓使用M24高强度螺栓，六个螺栓固定。
螺栓扭矩力大于需要的承受力，因此根据数据表明，该抗风设计完全符合设计要求。
螺栓扭矩力：参考以下表格或GB/T 3098.13-1996高强度螺栓施工扭矩值参考表系数值即可得施工终拧扭矩钢结构用大六角高强度螺栓连接副的施工扭矩是根据实测的扭矩系数进行计算而得的，即为了满足规范中所规定的预拉力值要求，根据试验所获得的真实的扭矩系数用GB50205-2001附录中的计算公式计算而得。
详见《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）第65页“附录B 紧固件连接工程检验项目”中的第B.0.3条规定。
11m路灯灯杆抗风、抗挠强度计算
1、已知条件最大风速 Vm=36m/s (P 风压：ω0＝m 2)材料 材质符合GB700-88（A3）许用应力［σ］=210Mpa(《钢结构设计规范》)［QB50017－2003］弹性模量：E=×1011N/M 2(《机械设计手册》)灯管外形为选用A3钢板卷制焊接，梢径ф1=900mm,根径Φ2＝200mm ，壁厚分别为4mm.灯体自重15kg ，杆重180kg(不包括底法兰)2、迎风面积S 灯体=S 灯杆=8×（＋）×＝3、结构自振周期 I= ⨯64π A=⨯4π T1=×)236.0(3AH m EI H ρ+ =T1>采用风振系数来考虑，风压脉动的影响。
4、风振系数βz基本风压 ω0T 12= × = m 2∴脉动增大系数 ξ ＝风压脉动和风压高度变化的影响系数ε1 ＝振型、结构外形影响系数 ε2＝∴β ＝1＋ξ ·ε1•ε2＝5、顶端灯具大风时的风荷载： （u τ 取）F1＝βzUsUzU τ灯体S ⋅0ω＝×××××＝6、灯杆大风的风荷载：F2＝βzUsUzU τ杆S ⋅0ω＝×××××1＝7、灯杆距底法兰处所受的最大弯矩：M 总＝×8＋×4＝·m8 、灯杆底端（危险截面即筋板上部开孔处的截面） 风压弯曲应力 σb σb = S M 总 =34417.0)162.017.0(098.004.8mm KN -⨯⋅ =87MPaσb <[ σb ]=210Mpa结论：结构设计是满足国家相关设计规程的要求是安全的。
10米路灯抗风强度校对5mm
10米太阳能路灯抗风强度校核一、计算依据1．风速V=120km/h(十二级风)2．基本风压 W0=0.7MPa3. 整基杆风振系数取1.33．设计计算依据：①、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001②、《建筑地基基础设计规范》GB5007-2002③、《钢结构设计规范》GB50017-2003④、《高耸结构设计规范》GBJ135-90二、设计条件⑴．基本数据：170W硅铁模块距地面高度10m，面积1.34m2 ,每块重量45kg,220W硅铁模块距地面高度7m，面积1.74m2 ,每块重量30kg,灯杆截面为圆形，灯杆上口径直径d为120mm，底部下口径直径D为260mm，厚度δ=5mm。
法兰厚度为20mm,直径500mm。
材料为Q235钢，屈服强度为f屈=240N/mm2，灯杆高度为10m，路灯含模块灯头总重为380kg。
二、灯柱强度计算1．风载荷系数W K=βz·μs·μz·u r·W0式中：W K—风荷载标准值（KN/m2）；βz—高度z处的风振系数；μs—风荷载体型系数；μz—风压高度变化系数；μr—高耸结构重现期调整系数，对重要的高耸结构取1.2。
⑴．太阳能板：高度为10m和7m，风压高度变化系数μz取1.38，风荷载体型系数μs =0.8μr=1.2整基杆风振系数βz取1.3灯盘风载荷系数W K1=βz·μs·μz·ur·W0=1.3×0.8×1.38×1.2×0.7=1.2kN/m2⑵．灯杆：简化为均布荷载风压高度变化系数μz取1.38风荷载体型系数μs =0.6μr=1.2整基杆风振系数βz取1.3灯杆风载荷系数W K2=βz·μs·μz·ur·W0=1.3×0.6×1.38×1.2×0.7=0.90kN/m22．太阳能板及灯杆迎风面积S太阳能板1=(1.34+1.34)×Sin22°=0.96㎡S太阳能板2=1.74×Sin22°=0.63㎡S灯杆=(0.12+0.26)×10/2=1.9㎡3．内力计算弯矩设计值：M=M灯盘+M灯杆M=γQ×WK1×S太阳能板×10m+γQ×WK2×S灯杆×5m=1.4×1.2×0.96×10+1.4×1.2×0.63×7+1.4×0.90×1.9×5M=35.5 kN·m最大剪力V=γQ×WK1×S太阳能板+γQ×WK2×S灯杆=5.05kN式中γQ---载荷组合系数4．灯柱根部应力灯柱根部最大应力应小于灯柱材料的许应力即ξmax=M/W+P/ψA +2V/A式中M/W—弯曲应力 P/ψA—轴向应力 2V/A—剪应力由前面计算出灯柱总弯矩为M=34.25kN·mW—抗弯截面系数 W=I/yI为截面惯性矩 y为应力点到中性轴的距离截面惯性矩I=∏(D4-d4)/64d------灯柱根部内径D------灯柱根部外径I=3.14×[(260mm)4-(250mm)4]/64=0.32×108mm4弯曲应力бmax=M×y/I=35.5×106 N·mm×130mm/0.32×108mm4=144.2N/ mm2=144.2MPa轴向应力---P/ψAP—轴向负荷 P=路灯总重=380kgψ—稳定系数A—灯杆根部截面积。
路灯基础计算书(自编)
4.5
灯臂1长度（m）：
0.8
灯臂1外径 （m）：
0.05
灯臂2长度（m）：
0.8
灯臂2外径 （m）：
0.05
风压（kPa）：
0.5
底盘长度（m）： 螺栓型号： 螺栓最大允许拉力值=
0.4
底盘宽度 （m）：
M16
螺栓与底盘边缘 距离（m）：
22.564 KN
0.4
底盘厚度 （m）：
0.05 螺栓个数：
4.373 ＜ 14.520
满足要求
1.306 ＜ 5.728
满足要求
γf—
S。— H。— E—
fβ—
b1 — a1 — a— h— y— e—
基础倾 覆稳定 系数， 查表 5.0.17 得γ f=1.1； 上部结 构水平 作用 力； 作用点 至设计 地面处 的距 离； 被动土 压力； fβ=tan β，β 为等代 内摩阻 角，查 表8.1.2 得β=30 °； 底板处 截面的 长度； a1=b1 ； 底板侧 面宽 度； 基础的 埋置深 度； 自设计 地面起 算的深 度； 轴向力 对截面 重心的 偏心 距；
0.495
灯杆风荷载 （KN.m）：
合计风荷载
（KN.m）：
灯具迎风面积*风压*灯杆 高度= 灯具迎风面积*风压*灯杆 高度=
0.18 0.557 1.187
三、预埋螺栓验算：
灯杆预埋螺栓应用砼包封填实，验算时不考虑安装过程中，杆根砝兰仅靠螺栓支撑的状态
。即取旋转轴为杆根外接圆的切线。
杆根外接圆半径 （m）：
0.02 4
基础长度（m）： 基础宽度（m）：
0.55 0.55
基础深度（m）：
0.65
路灯灯杆的抗风破坏设计计算公式
路灯灯杆得抗风破坏设计计算公式路灯得参数如下: 电池板倾角A=16°,灯杆高度=５m 设计选取灯杆底部焊缝宽度δ=4mｍ灯杆底部外径＝168mm。
焊缝所在面即灯杆破坏面。
灯杆破坏面抵抗矩W得计算点P到灯杆受到得电池板作用荷载F作用线得距离为PQ= [5０(168+6/ｔａn1６o］×Ｓin1６o＝ 15４5ｍm=1。
５45ｍ。
所以,风荷载在灯杆破坏面上得作用矩M=Ｆ×1、5４5。
根据2７m/s得设计最大允许风速,2×30W得双灯头太阳能路灯电池板得基本荷载为７30Ｎ。
考虑1。
3得安全系数,F=１.3×73０＝949Ｎ。
所以,M=F×１。
545=94９×１。
5４5=1４６6N。
m、根据数学推导,圆环形破坏面得抵抗矩W=π×(３r2δ＋3rδ2＋δ３)。
上式中,r就是圆环内径,δ就是圆环宽度。
破坏面抵抗矩Ｗ＝π×(３r２δ+3rδ2＋δ3)=π×(3×8４２×4＋3×84×42＋４3)=8８７68mm3=88、768×1０-6m3风荷载在破坏面上作用矩引起得应力=M／W=１466/(88、７6８×10－6)=16.5×１06pａ=16、5Ｍpa＜〈215Mpa其中,21５Ｍpa就是Ｑ2３５钢得抗弯强度。
所以,设计选取得焊缝宽度满足要求,只要焊接质量能保证,灯杆得抗风就是没有问题得。
灯杆材质选用上海宝钢产优质低碳钢Q235Ａ型,钢材得硅含量不高于0、0４%,经大型折弯机一次折弯成型,直线度误差不超过０、０５％,灯杆得抗风能力按36．9米／秒１1级以上设计,抗地震烈度为8级。
高杆灯具操作及注意事项一:高杆灯具得操作必须由两人或两人以上进行,控制柜由一人操作,其余人员注意观瞧灯盘得升降位置、二:高杆灯具得升降操作1、打开配电控制柜,将空气开关分开,切断总电源。
LED路灯规格参数汇总和照度计算
•LED路灯规格参数灯具技术指标:学习资料整理单个光源技术指标：说明：（E，e）=当灯杆为表中的高度时（机动车道平均照度，人行道平均照度）(L×D×d)= 当灯杆为表中的高度时 (灯杆间距×机动车道路面宽度×人行道路面宽度)(单位米)LED路灯灯具技术要求:学习资料整理（1）LED路灯采用优质铝合金材料制成，灯体表面做喷塑处理，表面应能承受机械压力和盐雾、汽车废气、及清洗剂的腐蚀等。
（2）LED路灯外壳防护等级：IP65以上。
（3）良好的蝠翼配光设计，反光系统采用立体光源或透镜导光设计，透镜须采用非成像二次光学透镜以便保证路面亮度和均匀度，加大辐射范围。
（4）LED灯具必须通过广东省LED路灯产品评价标杆体系检测机构的检验并提供检验报告（LED灯具须为投标人本次投标采用LED 产品所属生产厂家的产品）（5）LED路灯的使用环境温度应能满足-20℃～+50℃，适合广东地区使用。
同时应满足具体使用地的环境温度、湿度和腐蚀性等其它特殊要求。
（6）LED灯具的功率因数：≥0.95，灯具驱动电源效率≥90%。
（7）LED路灯工作交流电压范围：85V～265V(在此电压范围内LED灯具仍能正常工作)（8）LED路灯具有浪涌抑制性能（抗雷击），输入端过电压保护，当电压恢复正常时能恢复工作。
（9）LED路灯灯具必须具备下半夜自动调节灯具功率的功能。
（10）灯具需具备仰角角度调节功能，以保证路面达到最大面积的照度效果。
4.LED光源技术要求（1）LED光源晶片要求选用国际知名品牌，（美国科瑞 CREE、普瑞 BRIDGELUX、德国欧司朗Osram和荷兰飞利浦Philips）并且采用低热阻、散热良好、低应力的封装技术。
学习资料整理（2）采用高发光效率LED晶片， LED晶片的发光效率110Lm/w以上，无重影、低光衰。
提供生产厂家原产地证明书复印件，附在投标文件中；如有原件，则一并提供。
路灯灯杆强度计算公式
二、 风压 P=U2/16 =
(N/m2 980 ）
三、 迎风面积 S灯杆= S叉杆= S灯具=
(D+d)*H/2 = 0.6 (m2)
1.67 (m2) 0.228 (m2)
四、 根部所受最大力矩
主杆根部的力矩，可以等效为集中风力作用在主杆重心处对主杆根部的力矩:
1、 重心高度
Hx=
(2d+D)*H/3(D+d)=
W=π*(D4-d4)/32D
=
2、 危险截面应力：
б =M/W=
76069694.48 (Pa)
3、 安全系数：
K= [б]/б =
3.09 >1.5
故强度是安全的。
(m 0.000143886 3)
六、 挠度计算 1、 惯性矩：
De= (D+d)/2=
167 mm
I=
π(De4-de4)/64
=
2、 风力影响
4.47 (m)
M灯杆= M灯具= M叉杆=
P1*S灯杆*Hx=
7317.3
P1*S灯具*Hx=
2629
P1*S叉杆*Hx=
999.01
M总=M灯杆+M灯具+M叉杆= 10945
（N·m） （N·m） （N·m） （N·m）
五、 强度校核 1、 灯杆的危险截面处于根部，根部的抗弯截面系数：
灯杆强度校核
一、 已知条件
1、 材 设计最大风速度:
U=
40 m/S
2、 料：
Q235
许用
应Байду номын сангаас
3、 力：
[σ] =
235 MPa
弹性
模 4、 量：
12m路灯灯杆抗风、抗挠强度计算
12m 路灯灯杆抗风、抗挠技术1、已知条件1.1 最大风速 Vm=35m/s (P 风压：ω0＝0.81KN/m 2)1.2 材料 材质符合Q235（A3）/Q3451.3 许用应力［σ］=210Mpa(《钢结构设计规范》)（Q235） 许用应力［σ］=345Mpa(《钢结构设计规范》)（Q345）1.4 弹性模量：E=2.06×1011N/M 2(《机械设计手册》)1.5 灯管外形为选用Q235钢管焊接，100*200，壁厚分别为4mm.1.6 灯体自重10kg ，杆重 500 kg2、迎风面积2.1 S 灯体= 0.1m 22.2 S 灯杆= 6m 23、结构自振周期I=⨯64π (0.174-0.1724)=8.5×10－6m 4 A=⨯4π(0.172-0.1722)=0.0022m 2T1=3.63×)236.0(3AH m EIH ρ+ =0.56sT1>0.25s 采用风振系数来考虑，风压脉动的影响。
4、风振系数βz4.1 基本风压 ω0T 12= 0.81×0.562 =0.254kN/ m 2∴脉动增大系数 ξ ＝2.104.2 风压脉动和风压高度变化的影响系数ε1 ＝0.754.3 振型、结构外形影响系数 ε2＝0.76∴β ＝1＋ξ ·ε1•ε2＝2.205、顶端灯具大风时的风荷载： （u τ 取1.3）F1＝βzUsUzU τ灯体S ⋅0ω＝2.20×0.9×1.3×1.0×0.81×0.15＝0.31KN6、灯杆大风的风荷载：F2＝βzUsUzU τ杆S ⋅0ω＝2.20×0.7×1.0×1.1×0.81×1＝1.40KN7、灯杆距底法兰处所受的最大弯矩：M 总＝0.31×8＋1.40×4＝8.08KN ·m8 、灯杆底端（危险截面即筋板上部开孔处的截面） 风压弯曲应力 σb σb = S M 总 =34417.0)162.017.0(098.004.8mm KN -⨯⋅ =87MPaσb <[ σb ]=210Mpa结论：结构设计是满足国家相关设计规程的要求是安全的。
25米高杆路灯灯杆的力学计算与有限元分析
摘要随着社会的发展与进步，各种大型广场、车站、公路立交桥、港口以及机场等陆续建成，这些区域对大面积照明的需求推动了高杆灯的发展。
而随着高杆灯越来越广泛的应用，它的结构强度和成本也逐渐成为了社会关注的焦点。
高杆灯的设计制作是多门学科交错渗透的综合体,其深刻的机理自有着它的严密性和科学性。
本课题主要运用了ANSYS大型商用有限元软件，对25米高杆路灯灯杆结构在风载、雪载以及自身重力的作用下，进行了有限元分析，得出灯杆各部件的应力与变形的大致分布情况，分析路灯灯杆结构的强度是否符合设计的要求。
并且在此基础上进行改进设计，通过进一步减小杆壁的厚度、调整法兰孔及螺栓尺寸、减小地基体积等方法成功地降低了高杆灯的重量与成本。
关键词：高杆灯，有限元分析，ANSYS软件，应力AbstractWith the development and progress of society, many of the large square, station, port and airport, highway overpasses are built,these regional demand for large area lighting to promote the development of the high pole lamp.And with the more and more extensive application of the high pole lamp, it’s structural strength and cost has gradually become the focus of the social concern.The designing of Lamp is a complex of the multi-discipline, its deep mechanism has its own rigor and science.This topic is using ANSYS which is the large commercial finite element software makes the finite element calculation of 25 meters high rod lamp when it under wind load, snow load and its gravity,we get the stress and deformation distribution and analyse the strength of the structure and the stiffness of the street lamp to know whether it accord with the requirements of the design.And on this basis to improve the design,by further reducing the thickness of rod wall, adjust the flange hole and bolt size, reducing the ground volume method successfully reduce the weight and cost high pole lamp.Keywords: High pole lamp，the finite element analysis, ANSYS software, stress目录摘要Abstract第一章绪论 (4)1.1引言 (1)1.2高杆路灯的国内外研究状况 (4)1.3 高杆灯杆体强度分析以及变形 (6)1.3.1 高杆灯杆体的力学计算 (6)1.3.2 高杆灯杆体壁厚沿杆体高度的合理布置 (9)1.3.3 杆体选用不同材料对杆体参数确定的影响 (10)1.4 高杆灯系统的受力分析和强度校核 (10)1.5 本章小结 (11)第二章高杆灯的总体设计 (12)2.1 灯杆设计 (12)2.2光源及灯具配置 (13)2.2.1 光源的选择 (13)2.2.2 灯具的选择 (13)2.3 灯盘及升降机构 (14)2.4 基础设计与修建 (16)第三章 25米高杆路灯杆灯有限元分析的建模过程 (18)3.1 相关软件介绍 (18)3.1 Solid Works简介 (18)3.2 25米高杆灯的主要内容和参数 (25)3.3 ansys软件简介 (27)3.4 软件模型处理过程 (27)3.5 25米高杆灯的有限元模型 (28)3.6 解决的问题 (28)第四章 25米高杆路灯灯杆的有限元分析和优化设计 (30)4.1 单一载荷下的有限元分析 (30)4.1.1 风载 (30)4.1.2 雪载 (33)4.2 多重载荷下的有限元分析和优化设计 (36)4.2.1 有限元分析 (36)4.2.2 结论分析 (40)4.2.3 结构优化 (41)4.2.4 优化建议 (45)结论 (46)参考文献 (47)致谢 (46)第一章绪论1.1引言近年来,伴随着国内照明技术的不断提高和引进国外的先进照明装置,高杆灯照明越来越受到人们的欢迎和广泛重视。
LED路灯规格参数汇总和照度计算
•LED路灯规格参数灯具技术指标:单个光源技术指标：说明：（E，e）=当灯杆为表中的高度时（机动车道平均照度，人行道平均照度）(L×D×d)= 当灯杆为表中的高度时 (灯杆间距×机动车道路面宽度×人行道路面宽度)(单位米)LED路灯灯具技术要求:（1）LED路灯采用优质铝合金材料制成，灯体表面做喷塑处理，表面应能承受机械压力和盐雾、汽车废气、及清洗剂的腐蚀等。
（2）LED路灯外壳防护等级：IP65以上。
（3）良好的蝠翼配光设计，反光系统采用立体光源或透镜导光设计，透镜须采用非成像二次光学透镜以便保证路面亮度和均匀度，加大辐射范围。
（4）LED灯具必须通过广东省LED路灯产品评价标杆体系检测机构的检验并提供检验报告（LED灯具须为投标人本次投标采用LED 产品所属生产厂家的产品）（5）LED路灯的使用环境温度应能满足-20℃～+50℃，适合广东地区使用。
同时应满足具体使用地的环境温度、湿度和腐蚀性等其它特殊要求。
（6）LED灯具的功率因数：≥0.95，灯具驱动电源效率≥90%。
（7）LED路灯工作交流电压范围：85V～265V(在此电压范围内LED灯具仍能正常工作)（8）LED路灯具有浪涌抑制性能（抗雷击），输入端过电压保护，当电压恢复正常时能恢复工作。
（9）LED路灯灯具必须具备下半夜自动调节灯具功率的功能。
（10）灯具需具备仰角角度调节功能，以保证路面达到最大面积的照度效果。
4.LED光源技术要求（1）LED光源晶片要求选用国际知名品牌，（美国科瑞 CREE、普瑞 BRIDGELUX、德国欧司朗Osram和荷兰飞利浦Philips）并且采用低热阻、散热良好、低应力的封装技术。
（2）采用高发光效率LED晶片， LED晶片的发光效率110Lm/w以上，无重影、低光衰。
提供生产厂家原产地证明书复印件，附在投标文件中；如有原件，则一并提供。
（3）LED光源色温4000±50K。
路灯杆强度计算
9米路灯杆强度计算本计算数据根据GB50135-2006《高耸结构设计规范》确定。
已知条件：1.计算按最大风速V=28m/s（10级台风风速为24.5~28.4 m/s）。
2.灯杆材料Q235，许用应力[σ]=225000KN/㎡。
实际强度要求大于理论强度不少于3倍。
3.灯杆外形尺寸：9m灯杆高度H=9m，壁厚δ6.0㎜；上口直径D上=180㎜，下口直径D下=310㎜；灯杆上部挑臂长度尺寸为左L1=3.4m；右L2=2.2m；灯底板法兰直径500㎜×25㎜。
4.基础尺寸：基础外形：高度1.5m，埋深2m地脚螺栓孔距：直径420mm地脚螺栓直径：M30六根。
灯杆强度计算：1.标准风压计算由风速28m/s知基本风压为W0=0.622KN/㎡则标准风压W= W0·K t=0.8×1.1=0.68KN/㎡。
（式中风压调整系数Kt：取1.1）2.灯杆灯头的风力计算风荷载体行系数μs：圆锥形杆体取0.7风压高速变化系数μz：取0.9灯杆迎风面积：S杆=2.205㎡灯头及灯箱迎风面积：S灯=8㎡灯杆受风力F杆=W·μs·μz· S杆=0.946KN灯头受风力F灯= W·μs·μz· S灯=3.420KN3.灯杆受的总弯矩计算灯杆弯矩M杆=F杆·H/2=4.267KN·m灯头对灯杆的弯矩：M灯=F灯·H·0.75=23.09KN·m总弯矩：ΣM=M杆+ M灯=27.36 KN·m4.灯杆抗弯模量计算Wz=π（D下4—D4）/32/ D下=3.14×(0.3104-0.2984)/32/0.31=0.0004271m3 5.灯杆弯曲应力计算灯杆的弯曲应力Σσ=ΣM/ W0=64075KN/㎡Σσ<[σ]=225000KN/㎡满足3倍安全系数要求从以上的计算中看出，灯杆的强度足够。
灯杆基础抗风强度计算与路灯倾斜因素分析
灯杆基础抗风强度计算与路灯倾斜因素分析灯杆基础的抗风强度计算与路灯倾斜因素分析是灯杆设计中非常重要的一步，它直接关系到灯杆的稳定性和安全性。
下面将介绍灯杆基础抗风强度计算的方法和路灯倾斜因素的分析。
一、灯杆基础抗风强度计算的方法2.计算风力:根据设计风速和灯杆的高度、横截面积等参数，使用风力计算公式计算灯杆所受的风力大小。
常用的计算公式有：F=0.5*Cd*A*ρ*V^2，其中F为风力大小，Cd为阻力系数，A为灯杆横截面积，ρ为空气密度，V为风速。
3.计算倾覆力矩：根据风力的大小和灯杆的高度，通过计算转矩公式计算出灯杆的倾覆力矩。
常用的计算公式有：M=F*H，其中M为倾覆力矩，F为风力大小，H为灯杆高度。
4.判断倾覆稳定性：比较倾覆力矩和基础的抗倾覆能力，根据计算结果判断灯杆的倾斜状况。
一般情况下，倾覆力矩应小于基础抗倾覆能力，以确保灯杆的稳定性和安全性。
二、路灯倾斜因素的分析路灯倾斜是指灯杆因外力作用而发生倾斜的情况。
路灯倾斜的因素有很多，主要包括以下几点：2.灯杆高度和重心位置：灯杆的高度和重心位置都会影响灯杆的稳定性。
灯杆越高，其抗风能力越差；重心位置偏离灯杆中心线，也会导致灯杆容易倾斜。
3.灯杆基础的设计和施工质量：灯杆基础是灯杆稳定性的保证，基础的设计和施工质量直接影响灯杆的抗风能力。
如果基础设计不合理或施工质量差，灯杆容易发生倾斜。
4.灯杆材料：灯杆材料的选择也会对灯杆的稳定性产生影响。
通常情况下，采用高强度、轻质的材料可以增强灯杆的抗风能力。
综上所述，灯杆基础的抗风强度计算和路灯倾斜因素的分析对于保证灯杆的稳定性和安全性至关重要。
只有在进行严密计算和合理分析的基础上，才能设计出满足需求的灯杆基础，并确保灯杆在恶劣天气条件下不发生倾斜和倒塌。
路灯杆-合杆-智慧路灯-强度计算校核说明书教学内容
按照 灯杆情况
（4）风振 系数
（4）振型 系数
3.4.2 围护结
3.4.3 杆体结
结构名称
微基站 主灯盘 摄像头
基本风压
风压高度 变化系数
阵风系数
0.66 0.66 0.66
0.65 0.65 0.65
2.05 2.05 2.05
体型系数 计算风压 组合系数 设计风压
1.0
0.88
1.4
1.2312
k = 0.404
单位 kPa 类 m m s
C类，高 层查表
粗糙度及建筑相 关参数
条件参数
1阶振型系数 风压高度变化系
数 峰值因子 10米名义湍流强
度
共振分量因子
过程参数
竖直相关系数
水平相关系数
n2=
3.3.4
灯臂
1) 截面形状
2) 灯杆材质
3) 高度
H3=
4) 底部外径
D3=
5) 顶部外径
d3=
6) 等效直径
De3=
7) 灯杆壁厚
t3=
8) 灯杆迎风面积
A3=
9) 法兰形状 10) 法兰规格 11) 法兰面积
L2×B2× t2
A2=
12) 灯杆重量(包含法兰)
G2=
13) 连接螺栓距离
l2×b2
算：
2.3.2 脉动共脉
动风载荷
g-峰值因子，可取 2.5； I10-10m高度名义湍流 强R-度脉，动可风根载据荷地的面共A振、 分量因子； Bz-脉动风载荷的背景 分量因子。
z 1 2gI10 1 R 2
R
61
x12 (1 x12 )4/3
2.3.2 脉动共脉
(仅供参考)路灯基础计算书
B = 800 mm C = 800 mm Z = 2000 mm 钢筋混凝土，重度25kN/m3
Ö = 1 + 2 ´ 2.5 ´ 0.23 ´ 0.26 ´
2
1 + 1.41
= 1.51
根据《荷载规范》公式8.1.1-1
wk=β zμ sμ zw0=1.51×0.80×0.65×0.55=0.43kN/m2
2、路灯基础承载力计算： 2.1已知条件
基础宽度 基础长度 基础埋深 结构类型 2.2计算过程和计算结果 2.21基础底面受力
50 年 W0= 0.55 kN/m2 μ s= 0.8 μ z= 0计算： 1.1已知条件 基本风压 基本自振周期 建筑宽度 建筑高度 结构阻尼比 地面粗糙度
W0= 0.55 kN/m2 T1= 0.41 s
0.2 m 10.3 m ζ 1= 0.01
1.2.2脉动风荷载的背景分量因子
查《荷载规范》表8.4.5-1, 系数k=0.30, 系数a1=0.26
根据《荷载规范》公式8.4.6-2，脉动风荷载水平方向相关系数
Ö Ö -B
- 0.20
10
50
10
50
B + 50e -50
0.20 + 50e
- 50
rx =
B
=
0.20
= 1.00
根据《荷载规范》公式8.4.6-1，脉动风荷载竖直方向相关系数
Ö Ö -H
- 11.00
10
60
10
60
H+60e -60
11.00 +60e
- 60
rz =
H
=
11.00
= 0.89
6米太阳能路灯强度计算
6米太阳能路灯强度计算书一、主要计算依据1、路灯总高6m，上口径为90㎜下口径150㎜的锥形钢杆；钢杆壁厚为4㎜，灯具距地面高度为6m，太阳能电池板迎风面积1.2m2。
其它数据详见附表1。
2、基本风压ω○=v○2·μr /1600=1.26kN/㎡ (v○=45米/秒)μr——重现期调整系数, μr=1.13、计算依据：《高耸结构设计手册》、《建筑地基设计规范》、《建筑荷载高等规范》、《钢体结构设计手册》、《土力学》（钱家欢编）、其他相关规范。
风荷载计算二、风荷载计算1、作用在灯杆上的风压力迎风体所受的风压力由下式计算：·F=∑Fi=∑βzi·μsi·A i·μz·μri·ω○·S i式中 F——作用在迎风体上的风压力，kN迎风体迎风面积，S i——㎡W——设计风压，kN/㎡βz——风振系数，βz =1.0（由于中杆灯属于较低高耸结构，因此忽略风振周期的影响。
）μs——体形系数，μs =0.7μz——高度系数，μzi=(z/10)0.32ω○ ——基本风压，=1.26 kN/㎡经计算，整个杆体所受总风力为：F 总= F 杆+F 灯+F 臂+F 迎=1.99 kN２、总弯矩计算M 总= M 杆+M 灯+M 臂+M 迎=8.7 kN·m其中：M 杆=∑Fi·Zi；M 灯= F 灯·H 灯；M 臂= F 臂·H 臂；M 迎= F 迎·H 迎式中：Fi——距地面i 高处杆体所受风力 Zi——距地面i 高处杆体型芯F 迎——灯体上部连接件或固定件等迎风体所受风力 H 迎——迎风体型心其它具体数值详见附表2（钢杆强度校核计算结果数据一览表） 三、强度与挠度校验计算强度与挠度校验计算 １、强度验算灯杆强度验算取杆门处截面进行，作用于该截面处的荷载按灯杆底部杆计算，见下式：Wz =π（D 4-d 4）/32D σmax =Wz总M τ=kQ/A A=π(D 2－d 2)/4式中： σmax ——最大正应力，Mp aWz——校验处抗弯矩模量 M 总——杆根弯矩，M=8.7kN·mD——灯杆迎风外径，D=146㎜d——灯杆迎风内径，d=138㎜τ——剪应力，Mp ak——安全系数，k=2Q——剪力，Q= F总=1.99kN，2A——截面面积㎜经计算可得：σmax=141.11 Mp a < [σ]A3=210 Mp aτ=2.23 Mp a < 93 Mp a由此可知此灯型设计符合钢杆强度要求。
等径圆管灯杆强度挠度计算书2 以6米路灯为例
一端固定的悬臂梁。
一、抗弯强度计算：
可知：
[1] 特殊环境调整后基本风压ω1 =
[2] 风载荷ω=ω1*βZ*μs*μZ*μr=
体型系数μs
=
700 N/m² 400.400 N/m²
0.8
风压高度变化
系数μZ
重现期调整系数μr
=
0.65 1.1
风振系数βZ
=
1
[3] 灯杆迎风面积：
S灯杆 =
H*φ1
I=π*（D^4-（D-2t）^4）/64 =
1.61233E-06 m^4
2、风压对各部分挠度：
[1] f1=ω*S灯杆*(H*0.5)^3/(3EI)= [2] f2=ω*S灯臂*H^3/(3EI)=
0.00721 m 0.00000 m
[3] f3=ω*S灯具*H^3/(3EI)=
0.01771 m
已知条
灯杆抗弯强度和挠度计算书
件： 1、 安装地区： 新疆乌鲁木齐市 安装环境： 城市市区
2、 基本风压： 3、 灯杆材质：
ω0 = Q215优质钢管
700 N/m²
100年一遇
4、 屈服强度：
[σ] =
215 Mpa
5、 弹性模量：
E=
212 Gpa
212*1000^3 N/m²
6、 灯杆高度H：
[1] Δf=H/70=
0.085714286 m
[2] 得出f总＜Δf 结论： 在12级风力作用下，灯杆顶部的线位移约为2.5厘米，小于理论允许数值，因此灯杆设计
是安全的。
备注：
1、
该计算书的已知条件、计算公式等数据根据《高耸结构设计规范》、《建筑结构载荷规范》《材料 力学》、《机械设计手册》确定。
路灯杆-合杆-智慧路灯-强度计算校核说明书教学内容
弯灯矩杆：危M险3X截=M面杆3YX轴+∑极M限3X= 弯矩：M3Y=M杆3Y+∑M3Y=
1.7309 kN.m
3.85 kN
X向力 （kN）
0.1477
X向弯矩(kN· m)
1.6252
Y向力 （kN）
0.1477
0.1231
1.2866
0.1847
0.1231
0.8126
0.1231
3.7245 kN.m
σNx=Njx/Ajx=
0.299
0.299 m
0.005 m
4.62E-03 ㎡
4.99E-05 4.99E-05
0 m4
3.34E-04 3.34E-04
算：
2.3.2 脉动共脉
动风载荷
g-峰值因子，可取 2.5； I10-10m高度名义湍流 强R-度脉，动可风根载据荷地的面共A振、 分量因子； Bz-脉动风载荷的背景 分量因子。
z 1 2gI10 1 R 2
R
61
x12 (1 x12 )4/3
2.3.2 脉动共脉
动风载荷
f1-结构第1阶自振频 率kw-（地H面z）粗；糙度修正系 数ξ，1-结可构根阻据尼地比面，A、钢B 结构取值0.01。
x1
30f1 k w 0
, x1
5
Bz
kH a1 x z
1 (z) z
2.3.2 脉动空脉
动风载荷
Ф1（z）-结构第1阶 振型系数；
H-结构总高度；
ρx-脉动风水平方向 相关系数； ρz-脉动风竖直方向 相关系数； k、a1-系数，按照相 关标准取值。
（1）竖直
H-结构总高度。 （2）水平
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太阳能路灯的工作原理
1 系统介绍
1.1系统基本组成简介
系统由太阳能电池组件部分（包括支架）、LED灯头、控制箱（内有控制器、蓄电池）和灯杆几部分构成；太阳能电池板光效达到127 Wp/m2，效率较高，对系统的抗风设计非常有利；灯头部分以1W白光LED和1W黄光LED集成于印刷电路板上排列为一定间距的点阵作为平面发光源。
控制箱箱体以不锈钢为材质，美观耐用；控制箱内放置免维护铅酸蓄电池和充放电控制器。
本系统选用阀控密封式铅酸蓄电池，由于其维护很少，故又被称为“免维护电池”，有利于系统维护费用的降低；充放电控制器在设计上兼顾了功能齐备（具备光控、时控、过充保护、过放保护和反接保护等）与成本控制，实现很高的性价比。
1.2工作原理介绍
系统工作原理简单，利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池白天太阳能电池板接收太阳辐射能并转化为电能输出，经过充放电控制器储存在蓄电池中，夜晚当照度逐渐降低至10lux左右、太阳能电池
板开路电压4.5V左右，充放电控制器侦测到这一电压值后动作，蓄电池对灯头放电。
蓄电池放电8.5小时后，充放电控制器动作，蓄电池放电结束。
充放电控制器的主要作用是保护蓄电池。
2 系统设计思想
太阳能路灯的设计与一般的太阳能照明相比，基本原理相同，但是需要考虑的环节更多。
下面将以香港真明丽集团有限公司的这款太阳能LED大功率路灯为例，分几个方面做分析。
2.1太阳能电池组件选型
设计要求：广州地区，负载输入电压24V功耗34.5W，每天工作时数8.5h，保证连续阴雨天数7天。
⑴广州地区近二十年年均辐射量107.7Kcal/cm2，经简单计算广州地区峰值日照时数约为3.424h；
⑵负载日耗电量==12.2AH ⑶所需太阳能组件的总充电电流=1.05×
12.2×÷（3.424×0.85）=5.9A 在这里，两个连续阴雨天数之间的设计最短天数为20天，1.05为太阳能电池组件系统综合损失系数，0.85为蓄电池充电效率。
⑷太阳能组件的最少总功率数=17.2×5.9 =102W
选用峰值输出功率110Wp、单块55Wp的标准电池组件，应该可以保证路灯系统在一年大多数情况下的正常运行。
2.2蓄电池选型
蓄电池设计容量计算相比于太阳能组件的峰瓦数要简单。
根据上面的计算知道，负载日耗电量12.2AH。
在蓄电池充满情况下，可以连续工作7个阴雨天，再加上第一个晚上的工作，蓄电池容量： 12.2×（7+1）=97.6（AH），选用2台12V100AH的蓄电池就可以满足要求了。
2.3太阳能电池组件支架
2.3.1倾角设计
为了让太阳能电池组件在一年中接收到的太阳辐射能尽可能的多，我们要为太阳能电池组件选择一个最佳倾角。
关于太阳能电池组件最佳倾角问题的探讨，近年来在一些学术刊物上出现得不少。
本次路灯使用地区为广州地区，依据本次设计参考相关文献中的资料[1]，选定太阳能电池组件支架倾角为16o。
2.3.2抗风设计
在太阳能路灯系统中，结构上一个需要非常重视的问题就是抗风设计。
抗风设计主要分为两大块，一为电池组件支架的抗风设计，二为灯杆的抗风设计。
下面按以上两块分别做分析。
⑴太阳能电池组件支架的抗风设计
依据电池组件厂家的技术参数资料，太阳能电池组件可以承受的迎风压强为2700Pa。
若抗风系数选定为27m/s（相当于十级台风），根据非粘性流体力学，电池组件承受的风压只有365Pa。
所以，组件本身是完全可以承受27m/s的风速而不至于损坏的。
所以，设计中关键要考虑的是电池组件支架与灯杆的连接。
在本套路灯系统的设计中电池组件支架与灯杆的连接设计使用螺栓杆固定连接。
⑵路灯灯杆的抗风设计
路灯的参数如下：
电池板倾角A=16o灯杆高度=5m
设计选取灯杆底部焊缝宽度δ=4mm灯杆底部外径=168mm
如图3，焊缝所在面即灯杆破坏面。
灯杆破坏面抵抗矩W的计算点P到灯杆受到的电池板作用荷载F作用线的距离为PQ=[5000+（16
8+6）/tan16o]×Sin16o=1545mm=1.545m。
所以，风荷载在灯杆破坏面上的作用矩M=F×1.545。
根据27m/s的设计最大允许风速，2×30W的双灯头太阳能路灯电池板的基本荷载为730N。
考虑1.3的安全系数，F=1.3×730=949N。
所以，M=F×1.545=949×1.545=1466N.m。
根据数学推导，圆环形破坏面的抵抗矩W=π×（3r2δ＋3rδ2＋δ3）。
上式中，r是圆环内径，δ是圆环宽度。
破坏面抵抗矩W=π×（3r2δ＋3rδ2＋δ3）=π×（3×842×4＋3×84×42＋43）=88768mm3=88.768×10－6m3
风荷载在破坏面上作用矩引起的应力=M/W=1466/（88.768×10－6）=16.5×106pa=16.5Mpa＜＜215Mpa
其中，215Mpa是Q235钢的抗弯强度。
所以，设计选取的焊缝宽度满足要求，只要焊接质量能保证，灯杆的抗风是没有问题的。
2.4控制器
太阳能充放电控制器的主要作用是保护蓄电池。
基本功能必须具备过充保护、过放保护、光控、时控与防反接等。
蓄电池防过充、过放保护电压一般参数如表1，当蓄电池电压达到设定值后就改变电路的状态。
在选用器件上，目前有采用单片机的，也有采用比较器的，方案较多，各有特点和优点，应该根据客户群的需求特点选定相应的方案，在此不一一详述。
2.5表面处理
该系列产品采用静电涂装新技术，以FP专业建材涂料为主，可
以满足客户对产品表面色彩及环境协调一致的要求，同时产品自洁性高、抗蚀性强，耐老化，适用于任何气候环境。
加工工艺设计为热浸锌的基础上涂装，使产品性能大大提高，达到了最严格的AAMA2605. 2005的要求，其它指标均已达到或超过GB的相关要求。
3 结束语
整体设计基本上考虑到了各个环节；光伏组件的峰瓦数选型设计与蓄电池容量选型设计采用了目前最通用的设计方法，设计思想比较科学；抗风设计从电池组件支架与灯杆两块做了分析，分析比较全面；表面处理采用了目前最先进的技术工艺；路灯整体结构简约而美观；经过实际运行证明各环节之间匹配性较好。
目前，太阳能LED照明的初投资问题仍然是困扰我们的一个主要问题。
但是，太阳能电池光效在逐渐提高，而价格会逐渐降低，同样地市场上LED光效在快速地提高，而价格却在降低。
与太阳能的可再生、清洁无污染以及LED的环保节能相比，常规化石能源日趋紧张，并且使用后对环境会造成了日益严重的污染。
所以，太阳能LED照明作为一种方兴未艾的户外照明，展现给我们的将是无穷的生命力和广阔的前景。