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LED灯杆较高所受力依据和计算方式(案例)

出处:广东泓中照明工程有限公司 人气:发表时间:2019-06-28 15:39:10
LED灯杆较较高在安装后所承受的压力也相对大,在设计前就应该用行业内的计算方式充分计算好具体数据。本次led路灯厂家对于灯杆较高的选用20m的杆子作为案例来分析。

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  ⑴.基本数据:灯盘距地面高度约20m,方形基础平面尺寸为3m×3m,基础埋深2.5m,灯杆截面为正十二边形,计算时简化为圆形,顶部直径D为200mm,根部直径D400mm,厚度自顶端至底端分两段。δ=6mm,长10.9m,δ=6mm,长10.9m。材料用低合金钢,Q/BQB303SS400,屈服强度为f屈=245N/mm2,设计强度取f=225N/mm2,fV=125N/mm2,灯盘直径为2200mm,厚度简化为200mm,高杆灯总重约为Fk=40KN。
  ⑵.自然条件:当地基本风压Wo=0.75KN/m2,地基土为淤泥质粘性土,地承载力特征值fak=60KN/m2,地面粗糙度考虑城市郊区为B类,地下水位埋深大于2.5m,地基土的容重γm=18KN/m3。
  ⑶.设计计算依据:
  ①、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
  ②、《建筑地基基础设计规范》GB5007-2002
  ③、《钢结构设计规范》GB50017-2003
  ④、《高耸结构设计规范》GBJ135-90

 二、风荷载标准值计算
  基本公式:WK=βz·μs·μz·ur·Wo
  式中:Wk—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.灯盘:高度为0.2m,μz=1.42,μs=0.5,μr=1.2
  βz=1+
  式中ξ—脉动增大系数;
  υ—脉动影响系数;
  φz—振型系数;
  βz=1+=1+()=2.04
  WK=βz·μs·μz·ur·Wo
  =2.04×0.5×1.42×1.2×0.75=1.30KN/m2
  ⑵.灯杆:简化为均布荷载,高度取10.9m,
  μz=1.4,μs=0.59,μr=1.2
  βz=1+=1+()=2.16,
  WK2=βz·μs·μz·ur·Wo
  =2.16×0.59×1.14×1.2×0.75=1.31KN/m2

  三、内力计算
  ⑴.底部(δ=6mm)
  弯矩设计值:M=M灯盘+M灯杆
  M=γQ×WK1×0.2×2.2×21.5+γQ×WK2×21.5×10.9
  =1.4×1.3×0.2×2.2×21.5+1.4×1.31×21.5×10.9
  =447KN·m
  剪力设计值:V=V灯盘+V灯杆
  V=γQ×WK1×0.2×2.2+γQ×WK2×21.5
  =1.4×1.3×0.2×2.2+1.4×1.31×21.5
  =40KN
  ⑵.δ=6mm与δ=6mm,交接处
  弯矩设计值:
  M=γQ×WK1×0.2×2.2×10.9+γQ×WK2×(0.28+)×10.9×2=1.4×1.3×0.2×2.2×10.9+1.4×1.31×(0.28+)×10.9×2=48.7KN·m
  剪力设计值:
  V=γQ×WK1×0.2×2.2+γQ×WK2×(0.28+)×10.9
  =1.4×1.3×0.2×2.2+1.4×1.31×(0.28+)×10.9=20.8KN
  四、在风荷载作用下的强度复核(未考虑高杆灯自重)
  ⑴.底部(δ=6mm)
  截面惯性矩I=×(d-d)=(6504-6344)=8.31×108mm4.最大拉应力бmax=·y=426×106×325/(8.31×108)=167N/mm2
  最大剪应力τmax=2·V/A=2×27×103/[×(6502-6342)]=3.3N/mm2max
  ⑵.δ=6mm与δ=6mm,交接处
  截面惯性矩I=×(d-d)=(4004-3884)=1.44×108mm4.最大拉应力бmax=·y=51×106×200/(1.44×108)=70.8N/mm2最大剪应力τmax=2·V/A=2×9×103/[×(4002-3882)]=2.4N/mm2бmax
  五、地基承载力验算
  ⑴.基础平面尺寸:b×h=3×3m,
  基础底面抗弯模量W=bh2=10.67m3,
  地基承载力特征值fak=60KN/m2,
  ⑵.基础自重和基础上的土重
  Gk=b×h×H×γ0=3×3×2.5×20=450KN
  ⑶.相应于荷载效应标准组合时,作用于基础底面的弯矩值:
  Mk=M/γQ+VH/γQ=426/1.4+27×2.5/1.4×2.5=353KN·m
  ⑷.修正后的地基承载力特征值:
  fa=fak+ηb·γ(b-3)+ηd·γm(d-0.5)=60+0+1.0×18×(2.5-0.5)=96KN/m2
  ⑸.相应于荷载效应标准组合时,作用于基础底面边缘的最大最小压力值:Pkmax=+
  ==53+33=86KN/m2<1.2fa=115KN/m2能满足要求。
  Pkmax=+==53-33=20KN/m2>0能满足要求。

  六、计算说明

  ⑴.根据建筑结构荷载规范,按50年一遇查全国各城市的基本风压WO,绝大多数城市的WO≤0.75KN/m2时,若山区、偏僻地区、沿海海面和海岛的基本风压Wo≥0.75KN/m2时,以上计算乘以调整系数。
  ⑵.高杆灯的安全等级,按高耸结构设计规范取一级。
  ⑶.基础设计所需的基本数据为:地基承载力特征值,地基土的物理性参数,上部荷载的标准组合值包括:弯矩、剪力、轴力。
   ⑷.基础选型应根据建设场地土条件和结构的要求确定,一般为方形混凝土独立基础,底面积尺寸和配筋由计算确定或厂家提供图纸。