《【2017年整理】30m高杆灯灯柱及其连接件受力有限元分析报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【2017年整理】30m高杆灯灯柱及其连接件受力有限元分析报告（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、30m 高杆灯 灯柱及其连接件受力 有限元分析报告 江苏森发路灯制造有限 公司 2016 年 7 月 I 目录 1 工况 概况 . 1 2 计算目的 . 2 3 计算依据 . 3 4 计算参数取值 . 3 5 荷载计算 . 4 6 计算模型及结果 . 7 6.1 计算模型 . 7 6.1.1 基本假定与边界条件 . 8 6.1.2 有限元模型 . 8 6.2 计算结果 . 9 6.2.1 强度验算 . 9 6.2.2 刚度验算 . 12 6.2.3 连接件校核 . 14 7 结论 . 15 1 / 15 30m 高杆灯 灯柱及其连接件受力有限元分析报告 1 工况概况 本报告所分析的高杆灯系 大
2、唐八三发电厂“上大压小”热电联产扩建工程输煤系统 EPC工程 项目所采购的高杆灯。 大唐八三热电厂位于甘肃矿区境内，地处甘肃省河西走廊戈壁腹地，西距玉门新市区约 20km，东距嘉峪关市约 100km，南有祁连山系， 西至古代丝绸之路重镇敦煌约 260km。东距省会兰州市 880km。 项目所在地 50 年重现期基本风压取值为 0.62kN/m2；电厂场地的地 震基本烈度复核评定为 度。厂区类别为 类，东南局部区域为 类。场地设计 地震动参数（工程抗震设防参数）：超越概率 63.5%、 10%、 2%的地震动峰值加速度为0.038g、 0.120g、 0.224g，特征周期为 0.40s、 0.
3、40s、 0.45s。 路灯钢结构 系根据 厂家提供的 30m、 10 火 高杆灯架图纸及技术要求进行计算分析。 灯柱结构总高 30m，顶部安装 约 1.5m 高避雷针 。 灯 杆为十二边形三段插接式棱锥杆 ， 上口径对边 260mm， 下口径对边 600mm； 壁厚分别为 8mm、 10mm、12mm。 主要材质为 Q235 碳素钢。灯柱与底部基础通过法兰盘连接在一起，见图 1.1； 每个灯质量为 20kg，布灯示意图见 图 1.2。 图 1.1 底部法兰安装示意图 2 / 15 图 1.2 布灯示意图 2 计算目的 项目所在地地处甘肃省河西走廊戈壁腹地，风力较大且 该结构存在一定的迎风面，
4、 在风荷载作用下该结构将会发生变形。为保证本 灯柱 结构在正常使用状态下（受风荷载、自身重力荷载作用），结构的安全性（构件不至于破坏），本报告对该结构构件的强度以及连接件进行强度校核，确保设计所采用的构件满足相关规范要求。 此外，对灯柱的地震荷载作用进行强度刚度校核，确保设计所采用的构件满足规范要求。 3 / 15 3 计算依据 1、 建筑结构可靠度设计统一标准 （ GB50068-2001） 2、 建筑结构荷载规范（ GB5009-2012） 3、钢结构设计规范 (GB50017 2003) 4、 混凝土结构设计规范 (GB50010 2010) 5、焊接件通用技术条件（ JB/ZQ 400
5、0.3-1986） 6、 钢筋混凝土工程施工及验收规范 (GBJ204-83) 7、 金属与石材幕墙工程技术规范 （ JGJ133-2001） 8、 建筑地基基础设计规范 (GB 50007-2011) 9、 交通部升降式高杆照明装置技术条件 (JT/T312-1996) 10、高耸结构设计规范 （ GB50135-2006） 11、建筑抗震设计规范（ GB50011-2010） 12、相关图纸及技术方案 4 计算参数取值 材料参数与 主要 构件尺寸见 表 4.1。 表 4.1 构件尺寸及材料属性 序号 构件名称 材质 构件尺寸 备注 1 立柱 Q235B 非通用截面，截面见 图 4.1 上
6、截面 260，下截面 600，壁厚 8、 10、 12 Q235 钢材： 容重取 78kN/m3； 弹性模量取 210GPa 重力加速度： 9.8kN/ms-2 2 灯托架 Q235B P50*4 3 法兰盘 Q235B 10mm 4 地脚 螺栓 M36 有效直径 de=32.35mm 有效面积 Ae=817mm2 16 颗 4.8 级普通 C 级螺栓；抗拉强度 170MPa、抗剪强度 140MPa 4 / 15 图 4.1 立柱截面 5 荷载计算 荷载的传递路 径是： 灯具通过灯托 将其自重传递至灯柱，灯柱将其传递至基础； 不考虑风荷载对灯的影响，灯柱承受的风荷载直接由其自身传递至基础。 1
7、、 风荷载 风荷载计算按建筑结构荷载规范（ GB5009-2012）。垂直于建筑物表面的风荷载标准值按公式（ 1）计算，基本风压按 甘肃省玉门 地区重现期为 50 年取值，即 w0=0.62kN/m2。 工程项目所在位置为 城市 区域，因此地面粗糙度按 C 类地区取值。 01= ww zsgzk （ 1） 其中， wk为风荷载标准值（ kN/m2）； gz为高度 z 处的风振系数 ，按建筑结构荷 载规范（ GB5009-2012）表 8.61，取值 1.90； s1 为风荷载体型系数 ，按建筑结构荷载规范（ GB5009-2012） 8.3.3 条，取值为 0.8 1.25=1.0； z为风压
8、高度变化系数 ，按建筑结构荷载规范（ GB5009-2012）表 8.2.1，取值 0.88； w0为基本风压值（ kN/m2）。 03.1=62.088.019.1= 01 ww zsgzk （ 2） 5 / 15 考虑到灯柱的迎风面 宽度 底部为 600mm，顶部为 240mm， 整个灯柱呈锥形。风荷载作用宽度的平均值为 420mm，因此风荷载以线荷载形式作用在 灯柱之上 ，见公式（ 3），单位为 kN/m。 42.0=42.003.1=w （ 3） 风荷载的加载如 图 5.1 所示，采用梁单元线荷载 0.42kN/m。荷载表格显示如 图 5.2 所示。 图 5.1 风荷载作用示意图 图
9、5.2 风荷载表格（部分） 2、 结构自重 结构自重由程序自动计算，考虑到结构附属材料，将结构自重系数进行放大，即取重力自重系数 1.1。 灯 具 采用集中点荷载形式作用在灯托架上 ，单点荷载 200 N， 荷载作用方式及荷载表格见 图 5.3、 图 5.4。 6 / 15 图 5.3 灯荷载作用 方式 图 5.4 灯荷载表格（部分） 3、 地震荷载 电厂场地的地 震基本烈度复核评定为 度。厂区类别为 类，东南局部区域为 类。场地设计 地震动参数（工程抗震设防参数）：超越概率 63.5%、 10%、2%的地震动峰值加速度为 0.038g、 0.120g、 0.224g，特征周期为 0.40s、
10、 0.40s、0.45s。 反应谱函数取值： Tg=0.4s，阻尼比为 0.04，场地类型为 II 类， 7 度（ 0.1g）设防，设计地震分组 2。反应谱函数见 图 5.5。 图 5.5 地震动频谱曲线 7 / 15 4、 荷载组合 计算 结构内力时按承载力极限状态进行荷载组合， 计算结构变形时按标准组合（见 GB50135-2006 第 3.09 条规定）。 1） 风荷载作用下强度验算荷载组合 组合 1=1.2*自重 +1.4*风荷载 2） 地震荷载作用下强度验算组合 组合 2=1.2*自重 +1.3*地震荷载 +0.2*1.4*风荷载 3） 风荷载作用下刚度验算荷载组合 组合 3=1.0
11、*自重 +1.0*风荷载 4） 地震荷载作用下刚度验 算荷载组合 组合 4=1.0*自重 +1.0*地震荷载 +0.2*风荷载 6 计算模型及结果 6.1 计算模型 本报告采用有限元软件 MIDAS/GEN 8.0 进行建模分析 ， 其中 柱底钢板 采用4 节点薄板单元模拟， 灯柱、托架 等构件均 等 采用空间梁单元模拟 。 本 计算模型共包含 ， 节点： 318 个 ； 梁 单元 ： 263 个 ； 板单元： 16 个。 8 / 15 6.1.1 基本假定与边界条件 本报告计算基于以下基本假定： 1、 所有材料均在弹性范围 ，即采用理想弹塑性材料 ，不考虑材料塑性性能 ； 2、 结构在荷载作用下 为弹性 小变形 ，不考虑结构非线性 ； 3、
