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路灯杆强度计算简述

简述路灯行业在灯杆结构设计中存在着一些不合理的地方，介绍路灯杆抗

风荷载强度计算、地脚螺栓强度计算、基础承载力验算的计算方法。

标签：灯杆;强度;抗风荷载;地脚螺栓;基础承载力

引言：

灯杆照明使用便利、功能性强，在世界各地应用非常广泛。在各级道路、广

场、公园等地大量使用的同时，必须考虑到在恶劣环境如大风大雨中可靠使用的

安全性。其中包括灯杆的刚度、稳定性、经济性等多方面的考虑。尤其在灯杆设

计阶段的强度校核是非常重要的。在市场上不乏存在着一些设计不合理，存在安

全隐患的灯杆。本文将以浙江中企实业有限公司道路灯杆在风荷载作用下的强度

和基础计算为例，做一简述，供大家参考。

一、部分灯杆设计不合理的情况

1）灯杆壁厚设计过厚或过薄。设计时未经计算盲目增大灯杆壁厚，造成材

料的浪费，增加了成本，还加重了地基承载的负荷。而壁厚设计的过薄，虽然降

低了成本，但安全性却得不到保证。

2）杆体结构设计成头重脚轻。某些灯杆顶部叉头设计的又大又重，而主杆

又细又薄，灯杆的稳定性很差。

3）基础设计未经计算，凭经验沿用原有路灯的基础，减低了灯杆抗风荷载

的能力，也加大了基础的支撑荷载。

二、灯杆计算举例

图1灯杆基本尺寸及风荷载

1、灯杆设计条件

假设灯杆设计标高为15m，抗风力30m/s，适用于B类地区。《荷载规范》

中把地表粗糙度分为ABCD四类，a类指近海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区;b

类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区;c类指有密集

建筑群的城市市区;d类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。灯杆的灯盘为圆

周敞开式，直径为1.6m，高度0.8m。灯具为4只GE牌EF40400W灯具（电器

一体化结构）。杆体为锥形杆，锥比度11/1000，材料为Q235A钢材，外表镀锌

喷塑防腐处理。上口外径φ=120mm，下口外径252mm，壁厚4mm。经计算，主

杆约215kg，底法兰25kg，主杆连法兰重约240kg，合2352n。灯盘及灯具重约

80kg，合784n。灯杆总重320kg，合3136n。杆体基本尺寸见图1。

2、灯杆强度计算

1）灯杆的基本风压

风压是垂直于气流风向的平面受到的风的压力，根据伯努利方程得出标准的

风压关系公式。风的动压为：

W0=0.5*r*V2/g=0.5*ro*V2（ro=r/g）

W0为风压，单位KN/M2。ro为空气密度，单位KG/M3。

V为风速，单位是M/S。r为空气重度，单位KN/M3。

空气重度r和重力加速度g随纬度和海拔高度而变。一般来说，ro在高原要

比在平原地区小，也就是说，同样风速在相同温度下，其产生的风压在高原比在

平原地区小。空气密度取ro=1.255KG/M3。则基本风压WP计算如下：

W0=ro*V2/2=1.255*302/2=0.56KN/M2=560Pa

以上公式也可简化为W0=V2/1600=0.56KN/M2

灯杆受最大风速时，实际分压为WK=βz*μz*μs*A*W0

式中：WK—风荷载标准值（KN/M2）;

βz—高度z处的风振系数;

μz—风压高度变化系数;此灯杆的灯盘风压高度变化系数取1.14，主杆的风

压高度变化系数取1。（见下表）

μs—风荷载体型系数;此灯杆受风面为圆弧面，取值0.8。

A—高耸结构重现期调整系数（地理地形系数）;对重要的高耸结构取值1.2。

风压高度变化系数0.801.001.141.251.42

离地面高度510152030

其中风振系数βz=1+*

式中：H—灯杆总标高

—灯杆各层次中心高度

ε—脉动增加系数。查表得总高不足30m的脉动增加系数取值1.28。

—脉动影响系数。此灯杆安装于B类地区，取值0.53。

灯盘的风振系数为βzh1=1+*=1.819;

主杆的风振系数为βzh2=1+*=1.424

灯盘承受的实际风压WKh1=1.819*1.14*0.8*1.2*0.56=1.12KN/M2

主杆承受的实际风压WKh2=