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6米立杆抗风能力计算.pdf

6米太阳能立杆强度计算

A、已知条件:

1、风速: U ＝ 36.9 m/s 约12级台风

3、太阳能立杆材质： Q235

4、屈服强度： [σ] ＝ 235 MPa Pa=N/m2

5、弹性模量： E ＝ 210 GPa

6、H ＝ 6000 mm d ＝ 89 mm D ＝ 140 mm T ＝ 2 mm

B、风压：

P ＝ U2/1.6 ＝ 851.01 N/m2

C、迎风面积：

S ＝ (d+D)*H/2 ＝ 0.92 m 2

塔杆

S ＝ 60 × 1500 × 1 ＝ 0.09 m 2

挑臂

S ＝ 300 × 1000 × 1 ＝ 0.30 m 2

监控

S ＝ 1200 × 540 × 0 ＝ 0.00 m 2 ×sin 35 ° ＝  0.00 m 2

太阳能板

S ＝ 300   ×   1200   ×   0 ＝ 0.00 m 2

风叶

Hx ＝ (2d+D)*H/3(d+D) ＝ 3.48 m

风压对整根立杆的扭矩，随着高度不同，而不同，所以我们采用近似计算：相当于风压全部作用在立杆重心处的扭矩。

2、风压对太阳能监控各部份的扭矩:

M ＝ P×S ×Hx ＝ 2723.2 N•m

塔杆 塔杆

M ＝ P×S ×H ＝ 612.7 N•m

挑臂 挑臂

M ＝ P×S ×H ＝ 2042.4 N•m

监控 监控

M ＝ P×S ×H ＝ 0.0 N•m

太阳能板 太阳能板

M ＝ P×S ×H ＝ 0.0 N•m

风叶 风叶

M总=M太阳能立杆+M监控+M挑臂  ＝ 5378.4 N•m

3、太阳能立杆根部的截面抵抗矩：

W＝ π*(DOD4-DID4)/32D ＝ 5.70E-05 m3

4、太阳能立杆根部实际理论扭矩允许值：

[M]＝ W*[σ] ＝ 13397.3 N•m

5、因此：

[M] ＞ Mtotal 2.5

太阳能立杆强度是 安全的。

E、挠度核算:

1、圆锥杆，相当于直杆近似计算：

De＝ (d+D)/2 ＝ 115.0 mm

2、截面惯性矩：

I＝ π*(DeOD 4-deID4)/64 ＝ 1.66E+06 mm4

3、重心处荷载:

Q＝ Mtotal/Hx ＝ 1546.28  N

4、风压对路灯产生的挠度：

fmax＝ QHx3/3EI ＝ 62.4 mm

5、太阳能立杆实际理论的挠度允许值:

[fmax]＝ H/40 ＝ 200.0 mm

6、因此：

[fmax] ＞ fmax 3.2

太阳能立杆挠度是 安全的。

结论：

考虑风速的不均匀系数，空气动力系数，以及风向与太阳能立杆、监控的夹角等，实际危险截面处的应力及灯顶的挠度均比以上计算的结果低，故此太阳能立杆设计是安全可靠的。

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基础强度校验

F、已知条件:

1、当地基础地基的承载能力： F ＝ 120 KN/m2

2、混泥土基础尺寸：  B(长) ＝ 1 m L(宽) ＝ 1 m H(高) ＝ 1 m

3、C20混泥土密度: 2.4 ＝ t/m3

4、太阳能立杆底板尺寸： L(长) ＝ 320 mm W(宽) ＝ 320 mm H(高) ＝ 16 mm

G、基础地基上的压强：

1、基础地基上的总重量：

G总  ＝ G太阳能立杆    ＋ G混泥土基础 (KN)

＝ 0.78  ＋   23.52   (KN)

＝ 24.30  (KN)

3、基础地基上的压强：

P ＝ G总/S基础地基面积

＝ 24.3   KN ／  1  m2

＝ 24.30  KN/m2

4、因此：

P ＜  F 4.9

基础底部的承载能力是 安全的。

H、基础边缘产生的最大压强:

5、基础底部C20混泥土浇层的抵抗矩：

W混泥土  ＝ B×H 2/6

m3

＝ 0.17

6、基础边缘产生的最大压强：

PMAX＝ P+M总/W混泥土

＝ 24.30 KN/m2 ＋ 5.38 KN•m ／    0.17   m3

＝ 24.30 KN/m2 ＋ 32.27 KN/m2

＝ 5 6.57 KN/m2

根据GBJ7－89各建筑设计基础规范第5.1.1条规定，基础的平均压强P≤F,且Pmax≤1.2F的要求进行核算：

7、因此：

Pmax

＜ 1.2*F

2.5

基础侧边缘的承载能力是

安全的。

基础螺杆强度校验

I、已知条件:

地脚螺杆共同作用产生的拉力( F )≥ 太阳能立杆根部受到的最大风弯矩 ( M总 )

1、基础螺杆分布直径： 320 mm 螺杆数量为： 4 螺杆尺寸为：  M 20

2、基础螺杆受力点设为为1点,各受力点的力臂为,L1、L2、L3。。。

J、力臂总长 L总  ：

1、 经计算力臂总长为 L  ： L1+L2*2+L3*2*。。。＝ 773 mm

总

2、那么地脚螺杆上的拉力为： Fmax ＝ M总/ L总

＝ 6.96 KN

3、螺杆材质为: Q  235 屈服强度为：[σ] ＝ 235 MP

安全系数： K ＝  1.5

基础螺杆横截面积： S ＝ 235.97 mm2

4、基础螺杆理论的许用应为： N ＝ [σ]×S/K

＝  235 MP  × 235.97 mm2 /  1.5

＝ 37.0 KN

5、因此：

Fmax     ＜ N 6.4

基础螺杆是 安全的。