太陽能路燈如何選擇基礎?

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 現在的太陽能路燈一般使用的是圓錐形路燈燈杆,具有很高的強度、減小頂上的風阻。我們通常根據路面材料、結構形式、路面寬度選定設計标準值包括平均照度、功率密度、環境比等并根據這些标準來選定燈杆形狀。揚州先諾光電科技針對路燈基礎螺杆的強度來分析并驗算基礎安全性。


 我們假設一套常規的6米太陽能路燈,基礎尺寸為260*260*12mm,燈杆為熱鍍鋅處理,口徑分别為60-145mm,基礎籠為4-M16*600mm;現在燈杆設計都是按GB标準設計,達到應有的防風等級,均能在惡劣的環境下達到不變形。根據力學分析燈杆法蘭和基礎連接處産生的力遠大于燈杆上端太陽能闆和燈具所造成的風阻(也就是風對于它們的力),根據力原理得知,太陽能頂端受到的裡越大越容易折斷燈杆。


  按照抗8級台風設計,風速V=17.2m/s,風壓為P=V2/1.6=184.9N/m2.燈杆為錐形燈杆,迎風面積S1=(D+d)*H/2=(0.18+0.068)*10/2=1.24m2。燈具迎風面積約為S2=0.3m2。台風氣流對燈杆的扭矩随燈杆截面不同和高度不同而動态變化,這裡采用近似計算。風力對基礎的着力點近似為上下迎風面積相等的位置受力,根據計算得出此位置離燈杆基礎法蘭的距離為L1=2.93m,燈具受風力影響作用距離為L2=10m,假設每個螺杆受到的拉力為F,根據作用力與反作用力,螺杆對法蘭産生的拉力也為F,其中Fa=Fb=F。

、基礎螺杆受力計算

風力在燈杆上産生的力矩為M風=F1*L1=P*S1*L1=184.9*1.24*2.93=671.89N·m

風力在燈具上産生的力矩為M燈=F2*L2=P*S2*L2=184.9*0.3*6=332.82.03 N·m

螺杆對燈杆法蘭的拉力矩為M螺杆=2Fa*La+2Fb*Lb=2Fa*0.2825+2Fb*0.0747

 根據力矩平衡,M螺杆=M風+M燈

 根據受力分析,螺杆受力均等,Fa=Fb

 得出最終單根螺杆的受力F=717.76N


  根據條件,基礎螺杆材質Q235,設計抗拉強度取215MPa,查詢設計手冊,M16小徑為13.8mm,可算出M20螺杆有效截面積為πr2=149.49mm2,所以許用拉力為F=215*149.49=32.480KN,即作用在單根螺杆上的拉力超過F許就可能由彈性變形轉變成塑性變形,從而在最薄弱位置出現頸縮,頸縮達到一定程度就會産生斷裂破壞。對燈杆基礎來說,在發生塑性變形的瞬間,基礎螺杆的受力由單一拉伸變成拉彎組合,會加快螺杆破壞的進度。現在太陽能路燈的基礎選擇都是能大于8級風力,從現有的情況來看,風一般都是把燈具刮壞,燈杆很少受到影響,現在的燈具也采用整體鋁壓鑄,樣式也區别于老式的改裝鈉燈燈具。市場在改變我們也在改變。


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