太阳能监控立杆抗风能力计算
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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。