高杆灯灯杆设计的力学分析.pdf

经验交流
エ程枚术2013年第42卷第05期
DOI:10.3969/Jj.isSn.1009-9492.2013.05.033
高杄灯灯杆设计的力学分析
梁富文
(广州虎辉照明科技公司,广东广州510170)
摘要:针对高杆灯灯杆的结构强度验算问题,介绍了一种通过进行力学分析来验算灯杆强度的模型,在实际应用中取得
良好效果。
关键词:高杆灯;结构强度;应力
中图分类号:O031
文献标识码;A文章编号:1009-9492(2013)05-0114-03
Mechanical Analysis in the Design of High-mast Lighting System Pole
LIANG Fu-wen
Tigerfire (Guangzhou)Lighting Technology Corporation, Guangzhou510170, China)
Abstract: For checking the structural strength of the high-mast lighting system pole, this paper introduced a model of a mechanical
analysis to checking the strength of high-mast system pole, and achieved good resulls in practical applications.
Key words: High-mast lighting system; Structural strength; Stress
0前言
径Φ=2.84m,灯杆高度H=30m,灯杆选用Q235
国际照明委员会(CIE)定义高度在20m或钢板压制焊接成型,梢径d1=028m,根径d=
以上者为高杆照明系统,高杆照明系统通常在国0.65m,灯杆分三段,上段和中段壁厚=8m
内称为高杆灯。高杆灯广泛用于城市广场、车下段壁厚に10mm,采用16只400W高压纳灯,
站、码头、货场、公路、体育场、立交桥等户外灯盘(含灯具)的投影面积约为3.3宜,灯杆下部
大面积照明场所。在这些公共地方使用的大型灯开孔320mmx1200m,开孔处进行加强处理。
具,安全性是特别重要的。然而,在台风等恶劣灯盘(含灯具)自重500kg,灯杆重3300kg。设
天气中,有时候发生高杆灯倒塌事故,造成倒塌计要求可承受12级台风(风速v=35mvs)
的原因往往是高杆灯灯杄强度不足,部分厂家进
行高杆灯设计时没有进行强度校核或以低于10级
台风的要求进行校核。关于高杄灯灯杄结构强度
验算,我国目前暂无具体的详细规范,只是在城
30000
10800
2000
10000
镇建设行业标准《CJ/T3076-1998高杄照明设施
000800
对角280
技术条件》中指出:高杆照明设施的抗风压设计許
?
应符合《CBJ9-87建筑结构荷载规范》和公
《GBJ135-90高耸结构设计规范》的有关规定
下文以《GBJ135-90高耸结构设计规范》为依
图130米高杆灯简图
据,介绍一种通过进行力学分析来验算灯杄强度
的模型。
2结构强度验算
1高杆灯灯杆的设计概况
2.1风载荷ω
如图1,升降式圆盘形高杆灯,灯盘最大直
作用在高杆灯灯杆结构单位面积上的风载荷
收稿日期:2012-11-15
14
馨富文:高杼灯灯後计的力学分析
经验交流
按以下公式计算
式(4)中:一脉动増大系数;
=8444Loa
s:一风压脉动和风压高度变化的影响系数;
式(1)中:の一作用在高杆灯灯杆结构单
82振型、结构外形影响系数
位面积上的风载荷,kN;
根据所设计灯杆的情况,在文献査表10-5
o一基本风压,kNrm
至10-7,得=2.80,30米高度处6=0.59,e2=
风载荷体型系数
0.84,则βo=1+も?E182=1+2,.80x0.59×0.84=2.39
4z高度处的风压高度变化系数;
根据不同高度的和e2,求得B25=2.30、B=2.09
B.x高度处的风振系数;
Bs=181、Bao=1.42、B3=1.22,将不同高度的B列于
A一重现调整系数,一般取=1.1。
表1中
(1)基本风压o。
5)重现调整系数x,一般取L-=1.1
160016000.7656(kMWn2)
综上,の=Bu44Lo=B×0.7xx1.1
0.656=0.598*x(kNm)
0为设计风速)
将不同高度处的R和ル代人上式,求得不同高
(2)风载荷体型系数
度处的风压o分別列于表1中。
因为灯杆od=0.7656×(0.28+0.65)/2=
0.356>0.015,所以灯杆风载荷体型系数取0.7
表1高度变化系数与风压的关系
而灯具为回转结构加框架,以取0.9。
(3)风压高度变化系数4
序号高度风振系数高度变化风压o/各段灯杆投影
系数似,(kNWm2)面积/r
根据高杆灯所在区域环境和高杆灯高度,从
1.55
按文献2表10-4中粗糙度B类选取。
29.50
2.39
2.57
3.30
(4)风振系数
对于基本自振周期7大于0.25s时,应采用
1.85
风振系数来考虑风压脉动的影响。顶部承重的基
420.002.09
1.54
2.I5
本自振周期仍可按单水箱塔架自振周期公式计
1.81
算,即
0.84
2.75
0.80
0.58
3.08
n,=363
Eいn+0236pAH
3)
注:29.5m处为灯盘(含灯具),k取0.9
式(3)中:H灯杆的高度,m;
A灯杆的横截面积,m;
2.2风力F
一横截面惯性矩
F=oS(S为受风面积)
(5)
m-一高度为H的灯体重量,kg;
代入不同高度的风压和受风面积S可以求出
灯杆的密度,kg/m,钢材p=780kg/m2
不同高度的风力,如表2所示。
E弹性模量,Pa,钢材E=2.1x10°MPa
表2不同高度风力表
A=(D2-d)=T(0.642-0,62)
代号
高度H/m
风力F/&N
=0.01978(m)
30.00
3.10
/=0.05×(D-d“)=0.05x(0.64-0.62)
0.001(m)
29.50
25.00
z=363,3
2Jx10x10Px01(500+0.236x7850x0,01978×30
3.31
T=1.658>0.25s
15.00
2.99
自立式高耸结构在z高度处的风振系数β按以
10.00
2.31
下公式计算:
5.00
1.79
B=1+E1'E
4
?115