路灯杆强度计算
路灯灯杆强度计算
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。
灯杆强度设计计算书
A、已知条件 1、风速 2、灯杆材质
U= 36.9 m/s Q235
约12级 台风
3、屈服强度
[σ]= 235 Mpa
4、弹性模量
E= 210 Gpa
5、灯杆尺寸
H= 8000 mm
d= 90 mm
D= 210 mm
δ= 5 mm
6、组件倾斜角度
35 °
B、风压
P= U2/1.6= 851.01 N/m2
= 150 mm
2、截面惯性矩 I=
π×De4×[1-(De内径/De）4]/64
= 5990040.6 mm4
3、重心处载荷
Q= 4、风压对路灯产生的挠度
M总/Hx
= 9670.79 N
fmax=
QHx3/3EI
= 106.76 mm
5、灯杆实际理论的挠度允许值
[fmax]=
H/40
= 200 mm
C、迎风面积 S塔杆= S挑臂= S灯具= S组件= S风叶=
D、扭矩核算
60 100 1580 300
（d+D）*H/2
=
1.2
m2
×
1200 × 0 =
0
m2
×
600
× 0=
0
m2
×
810
× 6 = 7.6788 m2× sin 35
×
600
× 0=
0
m2
1、重心高度
Hx=
（2d+D）*H/3（d+D）
= 3.47 m
2、风压对路灯各部位的扭矩
M塔杆= M挑臂= M灯具= M组件= M风叶=
3、灯杆根部的截面抵抗距
灯杆强度设计计算书
De4= 506250000
此灯杆挠度是安全的 等，实际危险截面处的
N·m N·m N·m N·m N·m N·m
W=
π×（D外径4-D内径4）/32D
4、灯杆根部实际理论扭矩允许值
= 0.00016112 m3
[M]=
W*[σ]
＞1
= 1.13
因此灯杆强度是安全的
E、挠度核算
1、圆锥杆，相当于直杆，近似计算
De=
（d+D）/2
C、迎风面积 S塔杆= S挑臂= S灯具= S组件= S风叶=
D、扭矩核算
60 100 1580 300
（d+D）*H/2
=
1.2
m2
×
1200 × 0 =
0
m2
×
600
× 0=
0
m2
×
810
× 6 = 7.6788 m2× sin 35
×
600
× 0=
0
m2
1、重心高度
Hx=
（2d+D）*H/3（d+D）
6、综上所述
[fmax]/fmax＞1
= 1.87
因此灯杆挠度是安全的
结论：考虑风速的不均匀系数，空气动力系数，以及风向与灯杆、灯具的夹角等，实际危险截面处的 应力及灯顶的挠度均比以上计算的结果低，故此灯杆设计是安全可靠的。
还有地基强度和地脚螺栓强度计算，我也上传了
°= 4.404 m2
此灯杆强度是安全的 (De内径/De）= 0.9333333 (De内径/De）4= 0.7588346
太阳能路灯强度校验
A、已知条件 1、风速 2、灯杆材质
U= 36.9 m/s Q235
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
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：
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。
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。
10m中华灯抗风强度计算
智慧路灯受力分析计算书一、计算说明1.概述：本路灯设计用于城市道路/景区/公园/广场建设工程，地面粗糙度为B类2.设计高度：10米3.主体结构形式：截面为圆形的锥管杆4.灯杆配置：灯盘、基站、显示屏5.设计年限：五十年6.安全等级：二级7.设计风压：0.66kpa8.基础形式：方形混凝土独立基础9.计算依据：1)《建筑结构荷载规范》 (GB50009-2012)2)《建筑抗震设计规范》 (GB50011-2010)3)《钢结构设计规范》 (GB50017-2003)4)《城市户外广告设施技术规范》 (CJJ149-2010)5)《高耸结构设计规范》 (GB50135-2006)6)《架空送电线路钢管杆设计技术规范》 (DLT5130-2001)7)《架空输电线路基础设计技术规程》 (DLT5219-2014)8)《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2011)9)《混凝土结构设计规范》 (GB50010-2010)10)《户外广告设施钢结构技术规程条文说明》 (CECS148-2003)11)《玻璃幕墙工程技术规范》 (JGJ102-2003)12)《机械设计手册第五版》 (主编成大先)二、基本数据左侧图纸仅为示意1.设备1)设备名称重量(kg)高度(m)X向迎风面积(m2)Y向迎风面积(m2)基站2410.600.38主灯盘80100 1.2按照主灯臂所在的辅灯盘20 6.600.3相应垂直主灯臂为摄像头100摄像头200显示屏7050 1.22)设备X轴总迎风面积 A1=0㎡3)设备Y轴总迎风面积 A2= 3.08㎡4)设备总重量G1= 1.94kN2.灯杆1)灯杆高度H1=10m2)灯臂长度L0=3m3)灯臂直径d0=0.06m4)灯臂壁厚t b=0.004m5)灯臂与灯杆夹角k b=8°6)灯杆底部外径D=0.245m7)灯杆顶部外径d=0.245m 8)等效直径De=0.245m 9)灯杆壁厚t 0.005m 10)灯杆迎风面积A 2=2.63㎡11)柱底法兰规格L 1×B 1×t 10.50.50.025m12)灯杆重量(包含法兰)G 2= 3.590 kN(钢材密度7.85Kg/m³)3.基础1)预埋锚板规格L 2×B 2×t 20.50.50.025m2)地脚螺栓距离l 2×b 20.40.4m3)地脚螺栓直径d 2=M 30地脚螺栓有效面积A 3=㎡5614)地脚螺栓数量n=8个5)混凝土规格L×B×H 1.2 1.2 1.4m 6)L/B方向配筋直径d L =d B =φ127)L/B/H方向配筋条数K L ×K B ×K B888条三、结构分析与计算由于灯杆横断面宽度相对于高度较小，且对风载荷作用敏感，因此可看作为一种特殊的高耸结构，其简化模型为悬臂梁结构。
灯杆强度设计程序
A、已知条件1、风速U=36.9m/s约12级台风2、灯杆材质Q2353、屈服强度[σ]=235Mpa4、弹性模量E=210Gpa5、灯杆尺寸H=22000mm d=400mm D=600mm δ=15mm 6、组件倾斜角度0°B、风压P=U 2/1.6=851.01N/m 2C、迎风面积S 塔杆==11.00m 2S 挑臂=60×1200×0=0.00m 2S 灯具=100×600×0=0.00m 2S 组件=1580×810×6=7.68m 2×sin 0S 风叶=300×600×=0.00m 2D、扭矩核算1、重心高度Hx==10.27m M 塔杆==96106.97N·mM 挑臂==0.00N·m M 灯具==0.00N·m M 组件==0.00N·m M 风叶==0.00N·m =96106.97N·mW==0.00m 3[M]==923911.91N·m综上所述=9.61E、挠度核算De==500.00mm2、截面惯性矩I==672312759.38mm 4因此灯杆强度是太阳能路灯强度校验π×De 4×[1-(De 内径/De）4]/64W*[σ][M]/M 总＞11、圆锥杆，相当于直杆，近似计算（d+D）/2P×S 组件×H P×S 风叶×HM 总=M 塔杆+M 挑臂+M 灯具+M 组件+M 风叶3、灯杆根部的截面抵抗距π×（D 外径4-D 内径4）/32D4、灯杆根部实际理论扭矩允许值P×S 灯具×H （d+D）*H/2（2d+D）*H/3（d+D）2、风压对路灯各部位的扭矩P×S 塔杆×Hx P×S 挑臂×H3、重心处载荷Q==9361.07Nfmax==23.92mm[fmax]==550.00mm6、综上所述=23.00还有地基强度和地脚螺栓强度计算，我也上传了[fmax]/fmax＞1因此灯杆挠度是结论：考虑风速的不均匀系数，空气动力系数，以及风向与灯杆、灯具的夹角等，实际危险截面力及灯顶的挠度均比以上计算的结果低，故此灯杆设计是安全可靠的。
变径矩形灯杆强度挠度计算书4 以10米路灯为例
=
2、 变径处抗弯截面系数：W宽面2=b2*a2^3/(6*a2)-（b2-2*T2）*（a2-2*T2）^3/(6*a2) =
可知：
1、 灯杆根部危险截面的应力：σ1=M根部总1/W宽面1
=
89.6
2、 灯杆变径处危险截面的应力：σ2=M变径处总2/W宽面2
=
98.9
取灯杆变径处为的危险截面，此时危险截面应力σ2=112.1Mpa
风压对路灯各部
19498.05 3474.90 1158.30
0.0 24131.3
可知2：
分的力在灯杆变 径处产生的弯
矩：
[1] M上节1=ω*S上节1*h2/2
=
[2] M灯臂1 = ω*S灯臂1*h2
=
[3] M灯具1 = ω*S灯具1*h2
=
[4] M其他1 = ω*S其他1*h2
=
得出：
M变径处总1=M上节+M灯臂+M灯具+M其他 =
=
104.6
2、 灯杆变径处危险截面的应力：σ4=M变径处总2/W窄面2
=
126.1
取灯杆变径处为的危险截面，此时危险截面应力σ4=142.7Mpa
{3}取风
力作用
在灯杆
窄面
时，灯
杆变径
处为最
可知
σ4＜ [σ]=215Mpa
3、 安全系数： K=[σ]/σ
=
1.86
结论： 在12级风力作用下，灯杆变径处危险截面应力小于Q235钢材的屈服应力，同时灯杆的安全系数为
4、风压
对灯杆
上节的
挠度：
[1]
灯杆上节受到的 风力影响：
F上节1=ω*S上节
路灯杆强度计算简述
路灯杆强度计算简述简述路灯行业在灯杆结构设计中存在着一些不合理的地方，介绍路灯杆抗风荷载强度计算、地脚螺栓强度计算、基础承载力验算的计算方法。
标签：灯杆;强度;抗风荷载;地脚螺栓;基础承载力引言：灯杆照明使用便利、功能性强，在世界各地应用非常广泛。
在各级道路、广场、公园等地大量使用的同时，必须考虑到在恶劣环境如大风大雨中可靠使用的安全性。
其中包括灯杆的刚度、稳定性、经济性等多方面的考虑。
尤其在灯杆设计阶段的强度校核是非常重要的。
在市场上不乏存在着一些设计不合理，存在安全隐患的灯杆。
本文将以浙江中企实业有限公司道路灯杆在风荷载作用下的强度和基础计算为例，做一简述，供大家参考。
一、部分灯杆设计不合理的情况1）灯杆壁厚设计过厚或过薄。
设计时未经计算盲目增大灯杆壁厚，造成材料的浪费，增加了成本，还加重了地基承载的负荷。
而壁厚设计的过薄，虽然降低了成本，但安全性却得不到保证。
2）杆体结构设计成头重脚轻。
某些灯杆顶部叉头设计的又大又重，而主杆又细又薄，灯杆的稳定性很差。
3）基础设计未经计算，凭经验沿用原有路灯的基础，减低了灯杆抗风荷载的能力，也加大了基础的支撑荷载。
二、灯杆计算举例图1 灯杆基本尺寸及风荷载1、灯杆设计条件假设灯杆设计标高为15m，抗风力30m/s，适用于B类地区。
《荷载规范》中把地表粗糙度分为ABCD四类，a类指近海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区;b 类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区;c类指有密集建筑群的城市市区;d类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。
灯杆的灯盘为圆周敞开式，直径为1.6m，高度0.8m。
灯具为4只GE牌EF40400W灯具（电器一体化结构）。
杆体为锥形杆，锥比度11/1000，材料为Q235A钢材，外表镀锌喷塑防腐处理。
上口外径φ=120mm，下口外径252mm，壁厚4mm。
经计算，主杆约215kg，底法兰25kg，主杆连法兰重约240kg，合2352n。
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。
灯杆强度计算书（深圳-5）
(半高杆灯)钢灯杆强度计算书灯杆受力有两种形式。
静力,灯臂和灯头的重量在灯臂所在平面内产生一个弯矩(单弧灯)。
双弧灯按灯臂长短不同而不同,长短弧所产生的弯矩,自行平衡一部分,在灯臂所在平面内产生弯矩的差；双弧灯及多弧灯,在所在面内灯具及配套电器一致时,所产生的弯矩则平衡,在所在面内灯具不一致时,在灯臂平面内产生一由灯具及配套电器重量差所产生的弯矩。
风负荷,风向与灯臂所在平面平行:灯头与灯杆的受风面积在(1)灯臂与杆的连接处；(2)灯门处；(3)灯杆在地面处的横截面处所产生的最大弯矩应小于允许值。
风的方向与灯臂所在平面方向垂直时,除杆身的受风面积产生弯矩外；单弧灯的灯头与灯臂受力后,在灯杆所在平面内产生一个弯矩和一个扭矩。
风负荷与被计算灯杆的位置、区域及海拔高度有关,p0=k v216 （5-1）p0受到代入计算不同系数的影响:如灯杆的尺寸；灯杆横截面的形式；振荡一次波形的基本周期。
(1)灯杆上受均匀分布的风压按p1=p0d平均H （5-2）上两式中：p0----1m²电杆上的风压，p a；k----- 空气动力系数，按照标准，对于圆柱形的元件k=0.7；(建议：对正六及正八边形取k=1.0)v-----风速，一般v=35m/s；H-----灯杆高度，m；d平均-----灯杆的平均直径，m。
d1+d2d平均=2（5-3）式中：d1-----灯杆梢径，m；d2-----灯杆地面处直径，m。
灯杆锥度有1/100；1.2/100和不固定。
（2）灯具与灯臂受均匀分布的风压按p2=p0S （5-4）式中：S----灯臂受风面积与灯具受风面积之和，m²。
（3）钢灯杆壁厚：钢灯杆还没有行业标准。
高度在13m及以下的钢灯杆厚为4mm。
壁厚在3.0mm时，易受风及重载车辆行进过程中引起振动，使其他螺栓固定部分松动影响灯。
1、灯杆高度为15m的直形双挑圆锥灯杆，仰角12度，臂长1.6m,梢径Ø120m，壁厚5mm,锥度为1.3/100，风向与灯臂所在平面垂直，（有关数据参照我司设计图纸）解：灯杆高15m,臂长1.6m,梢径Ø120，锥度1.3/100， d2=315mm d1=120mm120+315d平均=--------=217.5mm=0.2175m2v2P0=K---=0.7×(352²/16)=53.60kg/m²16P2=p0·H·d平均=53.6×15×0.2175=174.87kg灯臂及灯具的受力灯臂的直径为100设每个灯具的受风面积为0.3m².灯臂受力p=53.6×(1.6×0.1+3×0.3)=56.82kg∕m²根部弯矩M=（15×13+174.87×15×0.5）×9.8=14763.95N·m1在灯门处的抵抗力W门=0.1[315³-（315-10）³]×---2=144162.5mm1/2为门的开度。
矩形灯杆强度挠度计算书3 以10米灯杆为例
加强筋作用，灯头迎风面并不是完全封闭的实面。实际灯杆挠度比计算出来的还要小，因此
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。
2、 该计算书的计算数值是基于三大假设（连续性假设、均匀性假设、各向同性假设）的前提之下确定的。
宽面时
的线位
移为最
3、实际
允许
据高耸结构设计规范，按线性分析在风载荷作用下灯杆任意一点的水平位移不得大于该点离地高度的
1/75(单管悬臂结构可适当放宽，此处取1/70)。得出灯杆顶端挠度允许值为：
[1] Δf=H/70=
0.138571429 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11.69厘米，小于理论允许数值。加之灯杆底部有
0.04587 m
[2] f2=ω*S灯臂2*H^3/(3EI2)=
0.00000 m
[3] f3=ω*S灯具2*H^3/(3EI2)=
0.04540 m
[4] f4=ω*S其他2*H^3/(3EI2)=
0.00000 m
得出： f总=f1+f2+f3+f4=
0.09127 m
{3}取风
力作用
在灯杆
3316.94 N·m
[4] M其他1 = ω*S其他1*H =
0 N·m
得出：
M总1=M灯杆1+M灯臂1+M灯具1+M其他1 =
9371.628314 N·m
[2]取迎风面小的（窄面）为风力作用面。
灯杆迎风面积：
S灯杆2 =
b*H
=
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。
变径圆管灯杆强度挠度计算书1 以8米路灯为例
f1max=(ω*S灯杆 f2max=(ω*S灯臂 f3max=(ω*S灯具 f4max=(ω*S其他 f总
0.00005 m 0.00000 m 0.00012 m 0.00000 m 0.0001666 m
=
[4] M其他 = ω*S其他*h2
=
得出：
M总2=M上节+M灯臂+M灯具+M其他 =
强度校
1191.8016 N·m 0.0 N·m
731.808 N·m 0 N·m
1923.6096 N·m
核：
灯杆的
危险截
面位于
变径处
和灯杆
根部，
需要分
别计算
1、 变径处截面圆环的外径D2 2、 根部截面圆环的外径D1
=
62.5 Mpa
2、 灯杆变径处危险截面的应力：σ2=M总2/W2
=
68.0 Mpa
取灯杆变径处为最终的危险截面
可知
σ2＜ [σ]=215Mpa
3、 安全系数： K=[σ]/σ
=
3.16 ＞1.8
结论： 在12级风力作用下，灯杆根部危险截面应力小于Q235钢材的屈服应力，同时灯杆的安全系数
为2.72，由此得出灯杆的抗弯性良好，是安全的。
变径处的挠
θ=θF+θM+θ下节=F集中力*h1^2/（2EI1）+M力偶矩*h1/(EI1)+F下节*（h1*0.5）^2/（2EI1）=
4、风压
对灯杆
下节的
挠度：
[1]
灯杆上节受到 的风力影响：
F上节=ω*S上节=
397.2672 N
[2]
灯杆上节的挠 度：
f上节=ω*S上节*（0.5*h2）^3/（3EI2）+ω*（S灯具+S灯臂+S其他）*h2^3/
11m路灯灯杆抗风、抗挠强度计算
11m 路灯灯杆抗风、抗挠技术1、已知条件1.1 最大风速 Vm=36m/s (P 风压：ω0＝0.81KN/m 2)1.2 材料 材质符合GB700-88（A3）1.3 许用应力［σ］=210Mpa(《钢结构设计规范》)［QB50017－2003］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A3钢板卷制焊接，梢径ф1=900mm,根径Φ2＝200mm ，壁厚分别为4mm.1.6 灯体自重15kg ，杆重180kg(不包括底法兰)2、迎风面积2.1 S 灯体=0.15m 22.2 S 灯杆=8×（0.09＋0.20）×0.5＝1.16m 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。
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。
灯杆强度校核
6米灯杆强度校核一、已知条件1、设计最大风速度: U=33m/s(12级风速≥32.6 m/s)2、材料：Q2353、许用应力：[σ] =235MPa4、弹性模量：E=206000N/m25、挠度计算，圆锥杆等效为：De=(d+D)/2的等径管6、H=6000mm，d=102mm，D=180mm，厚度=4mm二、风压P1=U2*9.8/16=667 (N/m2）三、迎风面积S灯杆=(D+d)*H/2 =0.846(m2)S叉杆=0.2(m2)S灯具=0.03(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)= 2.72 (m)2、风力影响M灯杆=P1*S灯杆*Hx=1536.8（N·m）M灯具=P1*S灯具*Hx=54.5（N·m）M叉杆=P1*S叉杆*Hx=363.3（N·m）M总=M灯杆+M灯具+M叉杆=1954.6（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：W=π*((D4-(D-2t)4)/32D= 0.0000951523(m3)2、危险截面应力：б=M/W=20541821.06(Pa)3、安全系数：K=[б]/б=11.44 >1.5故强度是安全的。
六、挠度计算1、惯性矩：De=(D+d)/2=141mmI=π(De4- (De -2t) 4))/64=4040465.65(mm4)2、风力影响：f max=FH X3/3EIF=P1*S灯杆+P1*S灯具*H/Hx+P1*S叉杆*h/Hx=902.28 (N)f max=7.2989(mm)灯杆顶处的挠度为：f"max= f max*H/Hx=16.08(mm)3、挠度比：△= f"max /H=0.27%<5%故挠度是安全的。
0.6米安装支架强度校核一、设计条件1．强度计算条件（1）采用固定荷重G和因暴风雨产生的风压荷重W的短期复合荷重。
30m高杆路灯灯杆强度计算
30m 高杆路灯灯杆强度计算1、已知条件1.1 最大风速 Vm=36m/s1.2 材料 材质符合GB700-88（A3）1.3 许用应力［σ］=235Mpa(《机械设计手册》) 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A3钢板卷制焊接，梢径φ1=0.35m,根径m 65.02=φ，分三节制作，壁厚分别为：8、10、12mm. 1.6 灯体自重1500kg,杆重4000kg 2、迎风面积2.1 S 灯体=4m 2 2.2 S 灯杆=15 m 2 3、灯杆的自振周期 I=64π(0.644-0.624)=0.00137m 4A= 4π(0.642-0.622)=0.0275m 2T1=3.63×)236.0(3AH m EI H ρ+=1.95s 4、强度校核4.1 基本风压 ω0= 16002vm =0.81kN/ m 24.2 体型系数 d=221φφ+ =0.5mω0d 2=0.2025>0.015 ∴灯杆体型系数为 μs =0.7灯体按回转结构加框架 μs 取0.9 4.3 脉动增大系数ω0=(T 1)2=0.81×(1.95)2=3.08，按3插入查表得ξ=2.954.4 脉动和风压变化影响系数ε1=0.74(按C 类) 4.5 振型结构影响系数ε2宽度比21φφ =0.5 30m 高度处 ，ε2=0.88 20m 高度处 ，ε2=0.63 15m 高度处 ，ε2=0.44 10m 高度处 ，ε2=0.25 5m 高度处 ，ε2=0.09 4.6 风振系数β 的计算 βz =1+ ⋅ξε1•ε2∴β30=2.92 β20=2.38 β15=1.96 β10=1.56 β5=1.20ω=βz u s u z u τ ω04.8灯杆底端风力的总弯距 M 1=5.67×25=141.75 KN.m M 2=13.28×29=385.12 KN.m M 3=3.07×17.529=53.72 KN.m M 4=2.55×12.5=31.87 KN.m M 5=1.95×7.5=14.62 KN.m M 6=1.31×2.5=3.27 KN.m M 总=630.35 KN.m4.8 灯杆底端（危险截面即筋板上部开孔处的截面）风压弯曲应为Qb. b σ =SM 总S=0.098×34464.062.064.0-∴b σ =MPa mKN 147098.064.062.064.035.63044=⨯-•许用应力［σ］=235Mpa ∴b σ<[σ]4.9 根据风压，灯杆底端的剪切应力1τσ1τσ=AF 总2 ∴1τσ=02775.083.272⨯ =2.01Mpa一般许用应力［τσ］=0.5[σ]=117Mpa ∴ 1τσ< [τσ]结论据以上计算结果，弯曲应力及剪切应力均小于允许应力，是安全的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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=3.420KN
3.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·m
4.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。
地脚螺栓强度校核：
风向为对角线时，地脚螺栓的拉力最大
N=ΣM×Y/ΣY²=27.36×0.4/0.4²+2.2×0.1²=60.14KN
安全系数K取2.5
地脚螺栓M30有效截面积：S=350㎜²
Q235钢的屈服极限：σs=235N/㎜²
许用拉力N=σs×S/K=235×350/2.5=329KN>N=60.14KN
地脚螺栓采用M24六根够多。