30m高杆灯灯柱及其连接件受力有限元分析报告
高杆灯受力性能计算与分析报告
高杆灯受力性能计算与分析报告作者：叶烨来源：《中小企业管理与科技·上旬刊》2012年第02期摘要：高杆灯受力分析是比较复杂的工程，本文章对高杆灯受力进行了详细分析及阐述，也提出了高杆灯受损以后的加固措施。
关键词：高杆灯受力分析高杆灯加固措施1 工程概况该高杆灯于2006年开始工作，灯杆由上下两部分结构组成为：下部分从砼基础顶至地面2m高处为Φ630x10钢管，上部分从2m 至25m高处为Φ406x8钢管，材质均为Q235B。
上下两部分用法兰连接，灯具及其顶部的避雷针详图见甲方提供的设计图。
2009年1月发生断裂，断裂发生在该高杆灯2.15m高变截面靠近法兰处。
破坏情况如下附图一：2 计算（计算软件为midas Gen730）2.1 高杆灯荷载计算高杆灯的垂直荷载主要是灯杆杆体和灯具自重；水平荷载主要是风荷载。
根据灯杆加工图纸：灯具自重：4.65kN。
风荷载计算结果见表：2.2 高杆灯内力分析高杆灯的钢支杆是按底端固定、顶端自由的悬臂杆件计算，内力分析比较明确。
但由于竖向单悬臂杆件受水平向风荷载作用，使杆件产生挠曲弹性变形后，使杆身与灯头自重的竖向力对杆轴线处产生二次弯矩。
灯头挡风投影面积为：3.3x0.49x0.9=1.46m2各项系数近似地取25m高度处系数。
灯头集中风力Pw=1.2x1.46=1.75kN2.2.1 计算结果见表2.2.2 钢支杆底端初级弯矩M=1.4x136.64=191.29kN·m底端水平剪力vo=47.07kN灯杆弹性变位产生的附加弯矩：WT=4.65×1.2＝5.58kNMe=WTe0+PWd0=5.58x0.025＋1.75x0.75=1.45kN·mMg(δ)=■[60MeH(2H-z)+20H×PW(3H2-z2)+PW(15H4-5Hz3+z4)]=9.31kN·m(z=22.55m) Kδ=■1.04Mg(δ)——由于灯杆产生弹性变形后，灯头重t在计算截面，处引起的附加弯矩Kδ——由于灯杆产生弹性变形的灯头重量引起的附加弯矩高阶影响系数。
30m高杆灯灯柱及其连接件受力有限元分析报告
wk = βgz μs1μz w0 = 1.9×1×0.88×0.62 = 1.03
（2）
4 / 15
考虑到灯柱的迎风面宽度底部为 600mm，顶部为 240mm，整个灯柱呈锥形。
风荷载作用宽度的平均值为 420mm，因此风荷载以线荷载形式作用在灯柱之上，
见公式（3），单位为 kN/m。
w = 1.03×0.42 = 0.42
7 结论..........................................................................................................................15
I
30m 高杆灯灯柱及其连接件受力有限元分析报告
30m 高杆灯灯柱及其连接件受力 有限元分析报告
江苏森发路灯制造有限公司 2016 年 7 月
目录
1 工况概况.................................................................................................................... 1 2 计算目的.................................................................................................................... 2 3 计算依据.................................................................................................................... 3 4 计算参数取值............................................................................................................3 5 荷载计算.................................................................................................................... 4 6 计算模型及结果........................................................................................................7
3_杆系结构有限元分析
（2.8）
K e e F e 0
故
K e e F e
（2.9）
杆单元
式(2.9)即为杆单元的平衡方程。其中杆单元在局部坐标系单元刚 度矩阵的显式为
1 1 K B DBdV E 1 1 Adx V 0 l 1
e T l
EA 1 1 l 1 1
ui ui cos( x ', x) vi cos( x ', y ) wi cos( x ', z ) vi ui cos( y ', x) vi cos( y ', y ) wi cos( y ', z ) wi ui cos( z ', x) vi cos( z ', y ) wi cos( z ', z )
B e
(2.5)
杆单元
其中 B 1/ l 1 1 称为应变矩阵。应变矩阵 B 把单元的结点 位移 和应变列阵 联系起来。
e
对于拉(压)杆，应力与应变之间的关系有
x E x
用矩阵表示为
D
为 11 阶的。 将式(2.5)代入式(2.6)得
(2.6)
其中 是应力向量， 在杆单元中只有一个元素，D 为弹性矩阵，
1 e T e e U K 2
e
（2.8）
外力势能 V
e
e T
Fe
杆单元
则总势能
1 e T e e e T U V K F e 2
e e e
根据最小势能原理，势能泛函取驻值的必要条件
e K e e F e 0 e
30米高杆灯强度校核报告
第1页30米升降式高杆灯强度校核报告一、已知条件1, 灯杆高度为30米，上口径280mm,下口径600mm,壁厚依次为10mm、8mm、6mm。
2，灯杆受风面积：(0.28+0.6)/2×30=13.2(m2)灯盘受风面积：9×0.55×0.55+0.1×4.5=3.1725(m2)3, 灯杆材料为Q235A,屈服强度是23.5kg/mm2。
4, 设计风速是35m/s。
二、构件风压计算1，计算公式由建筑结构载荷规范GBJ9-87为：ωk= βz μsμz ω0其中：ωk—风载荷标准值βz—高度处的风振系数μs—风载体型系数μz—风压高度变化系数ω0—基本风压上式中ω0取的为平均最大风速，我们在计算时取的是最大风速，故取风振系数βz为1。
因灯杆为十二边形，故风载体型系数μs取1.1；灯盘及灯具的风载体型系数为1.6，风压高度变化系数μz在高度30米处取1.42，灯杆取1.25。
2，灯杆的基本风压ωk =ω0×μs×μz=352/16×1.1×1.25=105.27（kg/m2) 3，灯盘的基本风压ωk =ω0×μs×μz=352/16×1.42×1.6=173.95（kg/m2)三、各构件所受的风力及其对计算面的弯矩各构件所受风力：灯盘为：173.95×3.1725=551.856(kg)灯杆为：105.27×13.2=1389.6(kg)各构件所受风力、力点高度及计算面的弯矩：灯盘为：551.856×30＝16.556(T-M)灯杆为：1389.6×30/2＝20.844(T-M)四、灯杆计算面所受的总弯矩37.4(T-M)五、计算面上的强度校核计算第2页1，断面抗弯矩w=0.728[R3-(R-t)4/R]=0.728[303-(36-1)4/30]=2492.54(cm3)2，断面应力σb=M/W=37.4/2492.54=15(kg/mm2)3，安全系数n=σs/σb=23.5/15=1.57＞1.5故杆根强度安全基础计算数据：最大弯矩37.4(T-M)，最大剪力1.94(T)，垂直力3.2(T) （到地面）报告单位：辽宁天力成实业集团灯具制造有限公司日期：2011-07-01。
灯柱安装现场质量检验报告单
灯柱安装现场质量检验报告单报告编号：XXXXX报告日期：XXXX年XX月XX日1.总体情况描述本次灯柱安装工程位于XXX地区，工程编号为XXXXX。
工程旨在对现有路段进行灯光设施的完善和提升，以提供良好的夜间照明效果。
2.施工单位信息施工单位名称：XXX公司项目经理：XXX相关证书：XX证、XX证等3.检验目的本次检验的目的是对灯柱安装现场的质量进行评估，确保工程施工符合相关规范和要求，以保证安装后的灯柱能够正常使用且安全可靠。
4.检验内容4.1灯柱基础工程检验4.1.1检查灯柱基础是否符合设计要求，包括基础深度、底面尺寸等。
4.1.2检查基础的混凝土浇筑是否均匀、密实，有无裂缝、渗漏等质量问题。
4.1.3检查基础是否具备足够的抗震性能。
4.2灯柱组装检验4.2.1检查灯柱的组装是否符合相关安装要求，包括灯柱高度、立柱和底座之间的连接等。
4.2.2检查灯柱的固定件是否安装牢固，有无松动现象。
4.2.3检查灯柱是否垂直，灯头是否正对目标照明区域。
4.3灯具安装检验4.3.1检查灯具的安装位置是否合理，照明角度是否能够满足路面的照明要求。
4.3.2检查灯具的接线是否规范、牢固，有无漏电等现象。
4.3.3检查灯具的电气安全性能，包括绝缘电阻、接地电阻等。
5.检验结果根据对现场进行的检查，灯柱安装工程的质量检验结果如下：1）灯柱基础工程符合设计要求，混凝土浇筑均匀、密实，无裂缝、渗漏等质量问题。
2）灯柱组装符合相关安装要求，连接牢固，垂直度满足要求。
3）灯具安装位置合理，照明角度能够满足照明要求，接线规范、有良好的电气安全性能。
6.检验结论本次灯柱安装现场质量检验结果良好，各项工程符合相关规范和要求，可以投入使用。
项目经理及施工单位应继续保持工程质量的高标准，并认真解决在施工过程中出现的问题。
7.检验单位信息检验单位名称：XXX检验有限公司检验员：XXX相关证书：XX证、XX证等以上为灯柱安装现场质量检验报告单，供参考。
高杆灯受力计算方法
高杆灯受力计算方法一、设计条件⑴．基本数据：灯塔距地面高度30m，方形基础平面尺寸为4m×4m，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280mm，根部直径D为650mm，厚度自顶端至底端分三段。
δ=6mm，长10m，δ=8mm，长10m，δ=8mm，长10m。
材料为上海宝钢生产的低合金钢，Q/BQB303 SS400,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3800mm，厚度简化为200mm，高杆灯总重为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=60 KN/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=18 KN/m3。
⑶．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、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30m，μz =1.42，μs =0.5，μr=1.2βz=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+（）=2.04WK=βz·μs·μz·ur·Wo=2.04×0.5×1.42×1.2×0.75=1.30KN/m2⑵．灯杆：简化为均布荷载，高度取15m，μz=1.4, μs=0.59, μr=1.2βz=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=8mm）弯矩设计值：M=M灯盘+M灯杆M=γQ×WK1×0.2×3.8×30+γQ×WK2× ×30×15=1.4×1.30×0.2×3.8×30+1.4×1.31× ×30×15=426KN·m剪力设计值：V=V灯盘+V灯杆V =γQ×WK1×0.2×3.8+γQ×WK2× ×30=1.4×1.30×0.2×3.8+1.4×1.31× ×30=27KN⑵．δ=8mm与δ=6mm，交接处弯矩设计值：M=γQ×WK1×0.2×3.8×10+γQ×WK2×（0.28+ ）×10×5=1.4×1.30×0.2×3.8×10+1.4×1.31×（0.28+ ）×10×5 =51KN·m 剪力设计值：V =γQ×WK1×0.2×3.8+γQ×WK2×（0.28+ ）×10=1.4×1.30×0.2×3.8+1.4×1.31×（0.28+ ）×10=9KN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=8mm）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/mm2 max⑵．δ=8mm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/mm2 бmax五、地基承载力验算⑴．基础平面尺寸：b×h=4×4m，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=4×4×2.5×20=800KN⑶．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·m⑷．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/m2⑸．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。
有限元分析课程报告
有限元分析报告ANSYS 处理体壳连接问题分析姓名：***班级：电控研10-1学号：*********ANSYS 处理体壳连接问题分析1．引言在很多工程结构中，往往既有实体结构部分又有板壳结构部分，如苏通长江公路大桥主航道索塔采用的钢锚箱与混凝土塔壁组合结构，索塔采用混凝土、钢锚箱采用钢材，这样充分利用了两种材料，既满足索塔的受力要求，又降低了工程的造价。
实体单元和壳单元的连接方法一般可以分为两大类：一种是过渡单元法，Surana曾先后提出用于轴对称应力分析和三维应力分析的过渡单元，以解决不同类型单元的连接。
他所考虑的实体单元是等参单元，壳单元是退化壳单元，过渡单元实际上是两种单元的结合。
在过渡单元中，一部分位移插值函数取自实体单元，另一部分位移插值函数取自壳单元，因而也将壳单元的法向约束假设（垂直于中面的法线在变形后既不伸长也不缩短）引入了过渡单元位移模式，这一强制性法向约束会在过渡单元内产生不合理的附加应力。
所以Surana 在其文章中指出：在过渡单元中，如何确定应变和应力尚是一个需要研究的问题，在他的算例中，一般都规定材料的泊松比为零，可能正是为了回避上述问题。
另一种方法是建立实体单元节点与壳单元节点的多点约束方程，通过罚函数法或直接引入法使多点约束方程得到满足。
罚函数法是通过引入附加条件构造修正泛函，将场函数的问题转化为求修正泛函的驻值问题。
其具体处理方法为：首先需要通过罚参数将约束方程引入到系统的能量泛函中，然后通过求解驻值条件可以得到满足约束方程，即满足接触面上位移协调条件的系统位移场。
罚函数只能使多点约束方程近似得到满足，而且罚参数的选取是一件很难把握的事，选取不当对结果影响很大，因此罚函数法不是一种好的方案。
2 模型的建立及计算建立实体单元节点与壳单元节点的多点约束方程的另一种方法是直接引入法。
这种方法是通过接触面来定义。
在接触面上，每个节点位移参数之间都存在着约束方程，取接触面上实体单元的节点位移参数作为独立变量，而接触面上壳单元的节点位移通过接触面的位移约束条件用实体单元中的节点位移参数来表示。
材料力学建模分析报告
235 = 117.5MPa 而σ1max ≤ [σ ] = 2
P 解得， ≤ 1574 N
杆2所受最大应力
0.25W2 + 0.5 P σ2max = ≤[σ] W
0.25 × 22.9 + 0.5 P ≤ 117.5MPa 即 −6 6.92 × 10
解得，P≤807.38N
取P≤807.38N
综上，可确定所加载荷不能超过807.38N.
总结： 该力学模型属生活中常见的工程力学问题， 综合运用安全因数，强度极限及压缩与弯曲组合 变形等相关知识即可迎刃而解
路灯受力力学模型分析
路灯由杆支撑，在路灯重力作用下使杆受 到压缩和弯曲变形，这就需要通过已知条 件（如材料的种类、所设定的安全因数） 来确定杆上所加的载荷。
1.转化为力学模型并进行受力分析 转化为力学模型并进行受力分析
轴力图和弯矩图
2.涉及的知识点 涉及的知识点• 安全因数n及源自度σ• 弯曲变形：杆2 2
抗弯截面系数W
5.19 × 10 IZ W= = y max 0.075
−7
= 6.92 × 10−6 m3
杆1所受最大应力
σ
W1 + W2 + P M 1max 108 + 22.9 + P 0.5 P + 0.25 × 22.9 + = + 2 2 1max S W 0.075 − 0.071 6.92 × 10−6 =
• 弯曲变形与压缩变形的组合变形：杆1
3.计算相关参数 计算相关参数
• 选用材料为Q235钢，密度为 7.85g/cm3,屈服极限为σs=235,静载荷 下脆性材料的安全因数为1.2～2.5， 此题选用n=2. • 确定外加载荷P: 杆1的极惯性矩
30m高杆灯技术要求
30m高杆灯技术要求1）高杆灯基础及接地部分由甲方根据乙方图纸进行施工，地脚螺栓由乙方提供；其他高杆灯本体安装、调试工作由乙方完成，确保送电投运；2）乙方提供灯杆受力计算书，包括预埋螺杆、法兰等计算书，提供灯杆的技术图纸和基础大样图（基础剖面图、基础内预埋电缆管位置图、螺栓与高杆灯连接示意图、基础预埋件位置图等）,甲方据此委托总规划院根据地质条件进行基础设计。
3）高杆灯的构造参数按抗震7级、抗风力12级设防；主杆为十二边棱锥形，灯杆为运输方便采用插接式，分三节组合，厚度分别为8、10、12mm；采用法兰盘安装形式，通过地脚螺栓安装在基础上，底法兰厚度≥20mm。
每节一次成形，插接长度不得小于500mm，灯杆插接好后配合间隙不得大于3mm，并设有可靠的限位装置和坚固装置。
4）灯杆的基础设计应和灯杆相匹配，基础采用混凝土结构，基础上留有固定灯杆法兰盘的地脚螺栓及固定地脚螺栓用的下法兰；基础内预埋进出电缆的穿线管，穿线管采用热镀锌钢管，并标出基础的配筋、砼强度等级等施工图，基础符合GBJ11-89建筑抗震设计规范；除基础螺栓以外的其余所有紧固件均采用不锈钢制造，可靠耐久易操作。
各种螺母紧固，应加垫片和弹簧垫，紧固后螺丝露出螺母不得小于两个螺距。
顶端设置独立避雷针，针长米，5）灯杆钢材材质采用优质Q235钢板压合成型，钢材满足《优质碳素结构技术要求》GB699-1990要求。
灯杆要求确保热镀锌底硬度和附着力，表面不发黑。
符合国家或企业标准，并提供钢材供货合同及钢材质量证明书。
6）灯杆内外表面、灯盘及所有金属配件表面均应热浸锌处理。
要求镀锌层均匀、厚度不小于85μm；镀锌表面应光滑美观。
符合GB/T13912-92标准，并提供镀锌测试报告。
灯杆镀锌后应钝化处理，喷塑附着力好，厚度≥80μm（颜色为白色）。
喷塑应采用进口优质塑粉。
符合ASTM D3359-83标准，并提供喷塑测试报告。
7）杆体应采用氩气保护焊接，整个杆体应无任何一处漏焊，焊缝平整，无任何焊接缺陷。
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。
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边界条件如下： 1、 灯柱底部采用固结约பைடு நூலகம்。
6.1.2 有限元模型
有限元模型中的坐标系定义：横向为整体 X 方向，纵向为整体 Y 方向，竖 向为整体 Z 方向。
图 6.1 灯托架有限元模型
图 6.2 灯柱底部法兰有限元模型
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6.2 计算结果
图 6.3 整个结构有限元模型
6.2.1 强度验算
（3）
风荷载的加载如图 5.1 所示，采用梁单元线荷载 0.42kN/m。荷载表格显示
如图 5.2 所示。
图 5.1 风荷载作用示意图
图 5.2 风荷载表格（部分）
2、结构自重 结构自重由程序自动计算，考虑到结构附属材料，将结构自重系数进行放大， 即取重力自重系数 1.1。灯具采用集中点荷载形式作用在灯托架上，单点荷载 200 N，荷载作用方式及荷载表格见图 5.3、图 5.4。
7 结论..........................................................................................................................15
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30m 高杆灯灯柱及其连接件受力有限元分析报告
本计算模型共包含， 节点：318 个； 梁单元：263 个； 板单元：16 个。
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6.1.1 基本假定与边界条件
本报告计算基于以下基本假定： 1、 所有材料均在弹性范围，即采用理想弹塑性材料，不考虑材料塑性性能； 2、 结构在荷载作用下为弹性小变形，不考虑结构非线性； 3、 不考虑非结构性构件对结构抗力的贡献； 4、 灯柱与基础约束良好，假设立柱底部为固结； 5、 本分析报告的可靠性建立在设计、安装施工均遵守相关规范、技术规程的基
1、荷载组合 1（风荷载主导） 在荷载组合 1 作用下，灯柱的组合应力最大值为 64MPa<210MPa，见图 6.4， 满足材料强度要求。 风荷载作用下，立柱受力类似于悬臂梁，应此考察立柱剪切强度时，应考虑 模型中灯柱单元坐标系方向，单元坐标系与整体坐标系之间的关系见图 6.5。风 向为整体 X 向，因此考察灯柱单元坐标系 z 向的剪切应力最大值为 1.62MPa，见 图 6.6。显然灯柱剪切应力符合规范规定。 灯柱底部钢板采用板单元模拟，其有效应力最大值为 80MPa，见图 6.7；最 大剪切应力为 41MPa，见图 6.8，均符合规范要求。
其中，wk 为风荷载标准值（kN/m2）； βgz 为高度 z 处的风振系数，按《建筑结构荷载规范》（GB5009-2012）表 8.61， 取值 1.90； μs1 为风荷载体型系数，按《建筑结构荷载规范》（GB5009-2012）8.3.3 条， 取值为 0.8×1.25=1.0； μz 为风压高度变化系数，按《建筑结构荷载规范》（GB5009-2012）表 8.2.1， 取值 0.88； w0 为基本风压值（kN/m2）。
6.1 计算模型..........................................................................................................7 6.1.1 基本假定与边界条件............................................................................8 6.1.2 有限元模型............................................................................................ 8
此外，对灯柱的地震荷载作用进行强度刚度校核，确保设计所采用的构件满 足规范要求。
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3 计算依据
1、《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001） 2、《建筑结构荷载规范》（GB5009-2012） 3、《钢结构设计规范》(GB50017—2003) 4、《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010) 5、《焊接件通用技术条件》（JB/ZQ 4000.3-1986） 6、《钢筋混凝土工程施工及验收规范》(GBJ204-83) 7、《金属与石材幕墙工程技术规范》（JGJ133-2001） 8、《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011) 9、《交通部升降式高杆照明装置技术条件》(JT/T312-1996) 10、《高耸结构设计规范》（GB50135-2006） 11、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010） 12、相关图纸及技术方案
路灯钢结构系根据厂家提供的 30m、10 火高杆灯架图纸及技术要求进行计 算分析。灯柱结构总高 30m，顶部安装约 1.5m 高避雷针。灯杆为十二边形三段 插接式棱锥杆，上口径对边 260mm，下口径对边 600mm；壁厚分别为 8mm、10mm、 12mm。主要材质为 Q235 碳素钢。灯柱与底部基础通过法兰盘连接在一起，见 图 1.1；每个灯质量为 20kg，布灯示意图见图 1.2。
wk = βgz μs1μz w0 = 1.9×1×0.88×0.62 = 1.03
（2）
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考虑到灯柱的迎风面宽度底部为 600mm，顶部为 240mm，整个灯柱呈锥形。
风荷载作用宽度的平均值为 420mm，因此风荷载以线荷载形式作用在灯柱之上，
见公式（3），单位为 kN/m。
w = 1.03×0.42 = 0.42
1 工况概况
本报告所分析的高杆灯系大唐八〇三发电厂“上大压小”热电联产扩建工程 输煤系统 EPC 工程项目所采购的高杆灯。大唐八○三热电厂位于甘肃矿区境内， 地处甘肃省河西走廊戈壁腹地，西距玉门新市区约 20km，东距嘉峪关市约 100km，南有祁连山系，西至古代丝绸之路重镇－敦煌约 260km。东距省会兰州 市 880km。
30m 高杆灯灯柱及其连接件受力 有限元分析报告
江苏森发路灯制造有限公司 2016 年 7 月
目录
1 工况概况.................................................................................................................... 1 2 计算目的.................................................................................................................... 2 3 计算依据.................................................................................................................... 3 4 计算参数取值............................................................................................................3 5 荷载计算.................................................................................................................... 4 6 计算模型及结果........................................................................................................7
1、风荷载 风荷载计算按《建筑结构荷载规范》（GB5009-2012）。垂直于建筑物表面的 风荷载标准值按公式（1）计算，基本风压按甘肃省玉门地区重现期为 50 年取值， 即 w0=0.62kN/m2。工程项目所在位置为城市区域，因此地面粗糙度按 C 类地区 取值。
wk = βgzμs1μzw0
（1）
项目所在地 50 年重现期基本风压取值为 0.62kN/m2；电厂场地的地震基本 烈度复核评定为Ⅶ度。厂区类别为Ⅱ类，东南局部区域为Ⅰ类。场地设计地震动 参数（工程抗震设防参数）：超越概率 63.5%、10%、2%的地震动峰值加速度为 0.038g、0.120g、0.224g，特征周期为 0.40s、0.40s、0.45s。
图 1.1 底部法兰安装示意图
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图 1.2 布灯示意图
2 计算目的
项目所在地地处甘肃省河西走廊戈壁腹地，风力较大且该结构存在一定的迎 风面，在风荷载作用下该结构将会发生变形。为保证本灯柱结构在正常使用状态 下（受风荷载、自身重力荷载作用），结构的安全性（构件不至于破坏），本报告 对该结构构件的强度以及连接件进行强度校核，确保设计所采用的构件满足相关 规范要求。
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图 5.3 灯荷载作用方式
图 5.4 灯荷载表格（部分）
3、地震荷载 电厂场地的地震基本烈度复核评定为Ⅶ度。厂区类别为Ⅱ类，东南局部区域 为Ⅰ类。场地设计地震动参数（工程抗震设防参数）：超越概率 63.5%、10%、 2%的地震动峰值加速度为 0.038g、0.120g、0.224g，特征周期为 0.40s、0.40s、 0.45s。 反应谱函数取值：Tg=0.4s，阻尼比为 0.04，场地类型为 II 类，7 度（0.1g） 设防，设计地震分组 2。反应谱函数见图 5.5。
Q235 钢材： 容重取 78kN/m3； 弹性模量取 210GPa 重力加速度：9.8kN/ms-2
16 颗 4.8 级普通 C 级螺 栓；抗拉强度 170MPa、
抗剪强度 140MPa
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图 4.1 立柱截面
5 荷载计算
荷载的传递路径是：灯具通过灯托将其自重传递至灯柱，灯柱将其传递至基 础；不考虑风荷载对灯的影响，灯柱承受的风荷载直接由其自身传递至基础。