山前大道道路路灯基础及地脚螺栓复核计算

山前大道 道路路灯基础及地脚螺栓复核计算

贾俊文 刘仕豪

中建二局投资公司 北京市 100071

【摘要】本文就山前大道道路照明工程现状，对厂家提供的路灯基础及地脚螺栓尺寸进行复核计算，以验证山前大道地处沿海地区风力等级高的路灯基础稳定性。

【关键词】路灯基础 地脚螺栓 复核计算

1.引言

鉴于路灯基础尺寸及地脚螺栓直径多为借鉴前人的经验，山前大道地处沿海，风力等级高，业主方对路灯基础及地脚螺栓尺寸持怀疑态度，本人参阅相关资料对路灯基础及地脚螺栓进行复核计算。

2.路灯数据

图1

灯杆高度H₁=10m，灯杆选用Q235优质钢制作，梢径D₁=90mm，根径D₂=190mm，地脚螺栓n=4。

①灯具迎风面积S₁=0.2m²，灯具距地面H₁=10.6m，

1. 灯臂迎风面积约为S₂=0.1m²，灯臂距地面H₂=10m，

2. 灯杆迎风面积S₃=（0.09+0.19）*10/2=1.4m²，灯杆距地面H₃=10/2=5m，

3.复核地脚螺栓

在风荷载的作用下，通过法兰盘传递给地脚螺栓（共4根），如上图所示，当风向为螺栓的对角线时，螺栓的拉力最大，其值为

图2

N_max=M_总•Y_max/∑Y²= M_总•Y_max/（Y²_max+Y²+Y²）=4.66*0.307/(0.307*0.307+2*0.095*0.095)=12.74 (KN)（公式1）

灯杆安装时，不控制地脚螺栓的预紧力，安全系数应为K=2～3。M22螺杆的螺距通常为2mm，其最小直径d=19.835mm，有效截面积为S=π•d₁²/4=3.14*19.835*19.835/4=

309mm²（公式2）

Q235钢的屈服极限是σ=235N/mmm2，许用剪力是τ=125N/mm2

许用拉力[N]=σ*S/K=235*309/2.5=29 (KN)＞12.74 (KN)=Nmax（公式3）

许用剪力[τ]=125*309=38625N=38 (KN)＞

0.1955 (KN)= τmax（公式4）

可见，M22的地脚螺栓是安全的，可抗12级台风。

4.复核基础尺寸

基础稳定按深埋理论计算，按《送电线路基础设计技术规定SDGJ62-84》第4.2式验算基础倾覆稳定问题。

极限力矩M_J=mbh³/μ≥M_总­（风力弯矩）（公式5）

式中，

①土压系数m，按第4.3条，查表4.1，取可塑土，其β=30°，得m=48KN/m³

②基础计算宽度b，按第4.4条，因h/b₀=1.875，查表4.2，取β=30°，得k₀=1.23，基础的计算宽度b=b₀*k₀=0.8*

1.23=0.984m（公式6）

③按第4.5条，因η=H₀/h=10/1.5=6.67，查表4.3得μ=11.6

则M_J=48*0.984*1.5³/11.6=13.74 (KN•m)＞4.66 (KN•m)（公式7）

即基础不会倾覆。

附：螺栓最大抗风等级计算

F=0.9*1.1*0.7*S*V²/1600=0.00043 V²S（公式8）

F₁=0.000086 V²

F₂=0.000043 V²

F₃=0.000602 V²

M_总=0.000086 V²*10.6+0.000043 V²*10+0.000602*5=0.0044 V²（公式9）

N_max=0.0044 V²*0.307/（0.307*0.307+

2*0.095*0.095）=29 （公式10）

⇒V=49m/s

即此螺栓可抗15级台风。

5.计算总弯矩

根据《架空送电线路杆塔结构设计技术规定SDGJ94-90》第2.14条，风力F按下式计算：F=K_L*K_T*C*S*V²/1600(KN),

式中，高度系数K_L取0.9，风压调整系数K_T取1.1，圆锥形杆体形系数C取0.7

当风速为12级台风，V=32.6m/s，风力F=0.9*1.1*0.7*S*32.6²/1600=0.46S (KN)

① 灯具上均匀分布的风力

F₁=0.46*0.2=0.092（KN）

② 灯臂上均匀分布的风力

F₂=0.46*0.1=0.046（KN）

③ 灯杆上均匀分布的风力

F₃=0.46*1.4=0.644（KN）

则总风力

F_总=F₁+F₂+F₃=0.092+0.046+0.644=0.782 (KN)

则每根螺栓承受的剪力

τ_max=F_总/4=0.1955 (KN)

则风力产生的的总弯矩

M_总=F₁*H₁+F₂*H₂+F₃*H₃=0.092*10.6+0.046*10

+0.644*5=4.66（KN•m）

参考文献

[1]西南电力设计院；架空送电线路杆塔结构设计技术规定 SDGJ94-90；2002

[2]水利电力部电力规划设计院；送电线路基础设计技术规定 SDGJ62-84；2002

[3]山前大道路灯施工图纸