路灯杆-合杆-智慧路灯-强度计算校核说明书

智能/智慧路灯设计说明书1.1使用范围本说明书适用于智能/智慧路灯项目的杆身设计和校核1.2设计标准（1）设计使用年限50年；（2）结构安全等级二级；（3）结构重要性系数1.0；（4）风载荷计算采用为12级台风。1.3设计规范本说明书参考的主要相关规范及标准如下：（1）《建筑结构载荷规范》（GB50009）（2）《建筑地基基础设计规范》（GB50007）（3）《建筑抗震设计规范》（GB50011）（4）《钢结构设计规范》（GB50017）（5）《城市户外广告设施技术规范》（CJJ149）（6）《高耸结构设计规范》（GB50135）（7）《架空送电线路钢管杆设计技术规范》（DLT5130）（8）《户外广告设施钢结构技术规程条文说明》（CECS148）（9）《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102）一、基本规定2.1搭载设施风载荷标准值根据GB50009风载荷相关规定，可知风载荷标准值为：其中：Wk—风载荷标准值（kN/m2）；βgz—振风系数；μs—体型系数；μz—风压高度变化系数；W0—基本风压（kN/m2）；2.2杆件主体风载荷标准值根据GB50009风载荷相关规定，可知风载荷标准值为：其中：βz—风振系数；其它同3.1。2.3风振系数2.3.1风振系数g-峰值因子，可取2.5；I10-10m高度名义湍流强度，可根据地面A、B、C和D类粗糙度，分别取0.12、0.14、0.23和0.39；R-脉动风载荷的共振分量因子；Bz-脉动风载荷的背景分量因子。2.3.2脉动共振分量因子脉动风载荷的共振分量因子可按下式计算：f1-结构第1阶自振频率（Hz）；kw-地面粗糙度修正系数，可根据地面A、B、C和D类粗糙度，分别取1.28、1.00、0.54和0.26；ξ1-结构阻尼比，钢结构取值0.01。2.3.2脉动共振背景因子脉动风载荷的背景分量因子可按下式计算：Ф1（z）-结构第1阶振型系数；H-结构总高度；二、风载荷计算原则对于一般竖向悬臂等高耸结构，均可仅考虑结构第一振型的影响，结构的顺风向Z高度处的风振系数βZ可按下式计算：3/421211)x1(x6R5x,kf30x10w11z1zx1az)z(kHB0zsgzkww0zszkww210zR1gI21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。2.3.2脉动空间相关系数脉动风载荷的空间相关系数可按下式计算：（1）竖直方向的相关系数可按下式计算：H-结构总高度。（2）水平方向的相关系数可按下式计算：B-结构迎风面宽度，2H≥B。（3）对迎风面宽度较小的高耸结构，水平方向相关系数可取1.00。H60e60H1060/HzB50e50B1050/Hx3.1灯杆效果图3.2搭载设施信息设备名称重量(kg)重力(kN)高度(m)位置微基站150.1510.00灯杆I段主灯盘200.209.50灯杆I段摄像头200.206.00灯杆I段3.3杆体信息3.3.1灯杆I段1)截面形状等直径圆环形2)灯杆材质Q235B3)高度H1=8m4)底部外径D1=0.1680.168m5)顶部外径d1=0.1680.168m6)等效直径De1=0.1680.168m7)灯杆壁厚t10.005m8)灯杆迎风面积A1=1.3441.344㎡12)灯杆重量G1=1.607kN(材质密度2.77Kg/m³)3.3.2灯杆II段1)截面形状等直径圆环形2)灯杆材质Q235B3)高度H2=2m4)底部外径D2=0.2990.299m5)顶部外径d2=0.2990.299m6)等效直径De2=0.2990.299m0.120.120.100.150.100.10三、灯杆受力计算X向迎风面积(m2)Y向迎风面积(m2)7)灯杆壁厚t2=0.005m8)灯杆迎风面积A2=0.5980.598㎡9)法兰形状圆形10)法兰规格L2×B2×t20.480.480.03m11)法兰面积A2=0.111m212)灯杆重量(包含法兰)G2=0.985kN(材质密度7.85Kg/m³)13)地脚螺栓距离l2×b20.420.42m14)地脚螺栓直径d2=M3015)地脚螺栓有效面积Ad2=561㎡16)地脚螺栓数量n2=4个3.3.4灯臂1)截面形状等直径圆环形2)灯杆材质硬质铝合金T63)高度H3=1.5m4)底部外径D3=0.120.12m5)顶部外径d3=0.080.08m6)等效直径De3=0.100.10m7)灯杆壁厚t3=0.005m8)灯杆迎风面积A3=00.12㎡9)法兰形状圆形10)法兰规格L2×B2×t20.240.240.025m11)法兰面积A2=0.0339m212)灯杆重量(包含法兰)G2=0.180kN(材质密度2.77Kg/m³)13)连接螺栓距离l2×b20.260.26m14)连接螺栓直径d2=M1215)连接螺栓有效面积Ad2=84.3㎡16)连接螺栓数量n2=4个3.3.5危险截面1)截面形心坐标Ojx,y=0.028m2)检修孔高度Hj=0.650m3)检修孔宽度Bj=0.160m4)门到管体中心垂直距离dj=0.164m5)截面厚度tj=0.010m6)截面直径Dj=0.299m7)截面积Aj=0.010㎡8)x，y方向惯性距：(形心位置)Ijx=1.22E-04m4Ijy=1.73E-04m49)抗弯截面系数：(形心位置)Wjx=Ijx/xmax=8.17E-04m3Wjy=Ijy/ymax=9.03E-04m33.4风压计算3.4.1基本参数选择（1）风压高度变化系数本工程取C类，即0.65。（2）阵风系数本工程取C类，即2.05。（3）体型系数按照灯杆情况选择适当风载体型系数。（4）风振系数（4）振型系数3.4.2围护结构风压计算结构名称基本风压风压高度变化系数阵风系数体型系数计算风压组合系数设计风压微基站0.660.652.051.00.881.41.2312主灯盘0.660.652.051.00.881.41.2312摄像头0.660.652.051.00.881.41.23123.4.3杆体结构风压计算参数类型参数数值单位ω0=0.66kPaC类H＝10mB＝0.194mT1=0.13sζ1=0.01kw=0.540k=0.404α1=0.292φ1(z)=0.34μz=0.65C类，高层查表粗糙度及建筑相关参数风荷载建筑物系数条件参数风压高度变化系数粗糙度类别高度宽度基本周期阻尼比1阶振型系数项目基本风压g=2.5I10=0.23x1=386.55R=0.99ρz=0.89ρx=1.03Bz=0.38w0=0.66kN/m2βz=1.61μs=0.9μz=0.65Wk0=0.62kN/m2γQ=1.40Wk=0.87kN/m23.5灯杆总体受力分析3.5.1灯杆I段受力分析（1）灯杆I段底部压力灯杆I段底部组合压力N1：N1=(G11+G12)×γ1=2.15kN（2）灯杆I段底部弯矩设备名称高度(m)放大系数X向力（kN）X向弯矩(kN·m)Y向力（kN）Y向弯矩(kN·m)微基站81.100.14771.30020.14771.3002主灯盘7.51.100.12311.01580.18471.5236摄像头41.100.12310.54170.12310.5417灯杆I段设备组合作用X轴弯矩：∑M1X=2.8577kN.m灯杆I段设备组合作用Y轴弯矩：∑M1Y=3.3656kN.m灯杆I段X轴受风作用弯矩：M杆1X=5.1515kN.m灯杆I段Y轴受风作用弯矩：M杆1Y=6.9913kN.m灯杆I段X轴极限弯矩：M1X=M杆1X+∑M1X=8.0092kN.m灯杆I段Y轴极限弯矩：M1Y=M杆1Y+∑M1Y=10.3569kN.m（3）灯杆I段底部扭矩灯杆I段X轴极限弯矩：T1X=T杆1X+∑T1X=0.0000kN.m灯杆I段Y轴极限弯矩：T1Y=T杆1Y+∑T1Y=0.0000kN.m（4）灯杆I段底部剪力灯杆I段X轴极限弯矩：F1X=F杆1X+∑F1X=1.5648kN.m灯杆I段Y轴极限弯矩：F1Y=F杆1Y+∑F1Y=1.7309kN.m3.5.2灯杆II段受力分析（1）灯杆II段底部压力条件参数过程参数风压计算结果计算风压组合系数设计风压水平相关系数背景分量因子基本风压风振系数体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竖直相关系数灯杆II段底部组合压力N1：N2=(G21+G22)×γ1=3.85kN（2）灯杆II段底部弯矩设备名称高度(m)放大系数X向力（kN）X向弯矩(kN·m)Y向力（kN）Y向弯矩(kN·m)微基站101.100.14771.62520.14771.6252主灯盘9.51.100.12311.28660.18471.9300摄像头61.100.12310.81260.12310.813灯杆II段设备组合作用X轴弯矩：∑M2X=3.7245kN.m灯杆II段设备组合作用Y轴弯矩：∑M2Y=4.3678kN.m灯杆II段X轴受风作用弯矩：M杆2X=8.3003kN.m灯杆II段Y轴受风作用弯矩：M杆2Y=10.6001kN.m灯杆II段X轴极限弯矩：M2X=M杆2X+∑M2X=12.0248kN.m灯杆II段Y轴极限弯矩：M2Y=M杆2Y+∑M2Y=14.9679kN.m（3）灯杆II段底部扭矩灯杆II段X轴极限弯矩：T2X=T杆2X+∑T2X=0.0000kN.m灯杆II段Y轴极限弯矩：T2Y=T杆2Y+∑T2Y=0.0000kN.m（4）灯杆II段底部剪力灯杆II段X轴极限弯矩：F2X=F杆2X+∑F2X=2.0857kN.m灯杆II段Y轴极限弯矩：F2Y=F杆2Y+∑F2Y=2.3564kN.m3.5.3灯杆危险截面受力分析（1）灯杆危险截面底部压力灯杆危险截面底部组合压力N1：N3=(G31+G32)×γ1=3.64kN（2）灯杆危险截面底部弯矩设备名称高度(m)放大系数X向力（kN）X向弯矩(kN·m)Y向力（kN）Y向弯矩(kN·m)微基站9.351.100.14771.51960.14771.5196主灯盘8.851.100.12311.19860.18471.7979摄像头5.351.100.12310.72460.12310.725灯杆危险截面设备组合作用X轴弯矩：∑M3X=3.4428kN.m灯杆危险截面设备组合作用Y轴弯矩：∑M3Y=4.0421kN.m灯杆危险截面X轴受风作用弯矩：M杆3X=6.5177kN.m灯杆危险截面Y轴受风作用弯矩：M杆3Y=9.3538kN.m灯杆危险截面X轴极限弯矩：M3X=M杆3X+∑M3X=9.9604kN.m灯杆危险截面Y轴极限弯矩：M3Y=M杆3Y+∑M3Y=13.3959kN.m（3）灯杆危险截面底部扭矩灯杆危险截面X轴极限弯矩：T3X=T杆3X+∑T3X=0.0000kN.m灯杆危险截面Y轴极限弯矩：T3Y=T杆3Y+∑T3Y=0.0000kN.m（4）灯杆危险截面底部剪力灯杆危险截面X轴极限弯矩：F3X=F杆3X+∑F3X=1.9164kN.m灯杆危险截面Y轴极限弯矩：F3Y=F杆3Y+∑F3Y=2.1871kN.m4.1灯杆I段强度校核4.1.1灯杆I段底部截面特性截面形状圆柱形D1=0.1680.168mt1=0.0050.005mA1=2.56E-03㎡I1=8.51E-068.51E-060m4W1=2×I1/D1=1.01E-041.01E-040m34.1.2灯杆I段底部强度校核σW1=M1/W1=79.08102.3MpaσN1=N1/A1=0.84Mpaτ1=Fs1/A1=0.610.68Mpa103.11Mpa＜[fb]强度满足钢材材质Q235[fb]—钢材抗弯强度设计值215Mpa4.2灯杆II段强度校核4.2.1灯杆II段底部截面特性截面形状圆柱形D2=0.2990.299mt2=0.005mA2=4.6