螺栓的直径等必须比圆台型杆体来得大,所以高杆灯整体耗材也大。正棱台型灯杆虽然省去了安装现场焊接的麻烦,但是杆体间的多节套接,同时也增加了杆体的实际长度。就比如的高杆灯,做成三节套节式杆体,实际增加的杆体长度为。增加了成本的同时又增加了自重和杆根处的负载。再者,正棱台套节式的灯杆各分套节成型,是预先裁切的钢板料在大功率的折弯机上弯折出条棱线后,再由自动焊接机焊接为正棱台型分节钢筒。钢板在形变时,刚度必受受损。圆台型灯杆的杆体横截面是个圆,圆的刚度比正边形大很多,所以同样截面积的圆台型灯杆会比起正棱台型灯杆的抗风荷载能力大。但也有人曾怀疑圆台型的分节杆体在高杆灯安装的过程中,各个分节之间的对接碰焊在抗风荷载中的强度有问题。实际上,在各分节对接碰焊处的杆体内,内衬小段钢环,使它同时焊连在碰焊缝内侧的杆体上,然后再加上电焊烧结的理化特点,碰焊缝处的刚度和强度会大大增强。高杆灯的外形形态各异，它们的共同之处是灯盘硕大灯杆细长。作用于杆体上的力有冰雪载荷风载荷杆体自重灯盘重量。其中，风载荷对杆体的挠度值和应力所起的作用最大。风载荷是动力载荷，有不稳定的稳定的两种。稳定的风可以视为静力作用，而不稳定的风除产生静力作用外，还会产生动力作用。相对陈阳米高杆路灯灯杆的力学计算与有限元分析于刚度大的结构，其实风的动力影响很小，只考虑风压静力作用即可，但对于高的灯杆结构，由于其刚度小，自振频率低，结构容易在突发的阵风作用下产生弹性振动。对于高杆灯杆体来说，除了计算风的静力作用之外，还需计算风振。灯盘的样式对杆体的挠度强度起着决定性的作用。高杆灯在风速很大的地区安装时，应尽量采用迎风面积小点的功能型灯盘，节省杆体的截面，从而减少杆体材料的用量，降低高杆灯生产成本。高杆灯的杆体比较常见的有三种主要型式三角柱杆梢杆直杆。和三角柱杆相比较，三角柱杆的自重和刚度较大。梢杆和直杆的力学特性有所不同，对于具有相同杆体壁厚和相同的底部直径的梢杆和直杆，当它们处于各种风速下，在杆体中产生的杆体的最大挠度值和最大应力不同。在它们的杆体中，为了减轻杆体的重量，般是将杆体壁厚由根部到顶部逐步减小。因为杆体过长，在实际制造中，宜将杆体分成三段或四段来制造，现场安装的时候再连接在起。各段杆体壁厚不同，其分布按杆体的分段自然形成。在杆体的设计过程中，其强度不能满足要求时，般采用增加杆体壁厚或增大杆体根部直径这两种方法。般来说,在港口高速公路的露天站口在海岛等气候条件比较差以及自然地理环境复杂的地域,适合选用圆台形型焊接灯杆。在市内广场大院之内的高杆灯,由于场地风速较小,场地的四周建筑不方便整根灯杆同时起吊安装,就可以采用正棱台型套节灯杆。综合高杆灯设计制作个例和高层建筑米以上的高杆灯视为高层建筑处理的有关文献资料,灯杆的造型以圆台形为佳,也可以做成正十二棱台形。正十二棱台形的风阻系数为,圆台形的杆体风阻系数为,且杆体截面积样的正多边棱台形和圆台形杆体相比,风阻系数大。但正十二棱台形杆体适宜做成套接式,从而省去了各节灯杆之间的焊接。总的来说，国内高杆照明技术渐渐走向成熟,由于目前国家并没有颁布规范的高杆照明技术相关细节,很多城市的高杆灯存在问题，比如灯盘的外观与周围环境极不相称不能满足高杆照明的功能性和装饰需求光源灯具的配置不合理灯杆内外表面防腐处理工艺差运行存在安全和质量隐患,事故频发等等。基于这种情况，本课题以软件为主要工具，对米的高杆路灯灯杆在风载雪载和自身重力作用下进行有限元分析，并进行优化设计。陈阳米高杆路灯灯杆的力学计算与有限元分析高杆路灯的国内外研究状况高杆照明是指照明的装置安装高度大于米的杆状照明设备,近年来，由于它采用了新光源,以及在结构上的改进,在国外应用正逐渐扩大,目前除了常用汽车停车场广场公路交叉区作大面积照明外,也渐渐用于商业区街道自来水厂铁路编组场等处。在国内,高杆照明虽然近年来有采用,但例子少,偶而用作汽车停车场或者广场体育场照明。国外运用概况汽车停车场照明迈阿密国际机场年客运量超过。万人次，其汽车停车场可容纳辆汽车。该机场原设有根普通高度的照明杆，每杆装有只。瓦水银灯，其中停车场占根，这为数可观的电杆不仅缩小停车场面积，影响美观，而且照明质量差，有阴影和暗区，维修困难，费用亦大。年后机场决定采用高杆照明图，杆高米英尺，间距米，每杆顶部安装组包括只瓦金属卤化物灯的照明装置，成功地对米英尺的区域实现了均匀照明，测得的最小地面照度达勒，这样，机场及停车场的面貌焕然新，行车也增加了安全性。图迈阿密国际机场停车场的高杆照明系统的结构示意公路交叉区照明高杆照明有照明面积大炫光低照度均匀等优点，在美国陈阳米高杆路灯灯杆的力学计算与有限元分析用作公路交叉区照明。俄亥俄州阿克郎商业区的公路交叉区，采用了每杆带有个瓦金属卤化物灯并且设有升降装置的高杆照明，设计采用了对称不对称的杆射器。铁路编组场照明美国路易斯维尔枢纽站新建的自动化调车场采用了根高杆照明,杆高米,杆距米,每杆装有只瓦的金属卤化物灯,调车场中，需要建立代表接触体集合形状的模型，设置单元类型实常数和材料特性，并划分单元网格。第二步识别接触对。必须认识到在变形中发生接触的位置，是已知道潜在的接触面，通过接触单元来定义它们，为了有效的计算，可使定义的区域尽量小，但必须保证所定义的接触区能模拟所有必须的接触。第三步制定主面和从面。般将其中个边界称为主面，另个边界就是从面。中对点面接触而言，指定主面和从面般是根据接触部分的形状进行的。第四步生成接触单元。这步是使用求解接触问题比较关键的环节之，也是与其他问题求解的不同之处。首先选择位于从面接触部位的从节点，确定与它最接近的主节点，检查与主节点有关的所有主片，确定从节点穿透主表面时可能接触的主片，确定从节点在主片上可能接触点的位置。陈阳米高杆路灯灯杆的力学计算与有限元分析第四章米高杆路灯灯杆的有限元分析和优化设计本章以有限元分析软件，建立了单载荷风雪及多重载荷作用下米高杆灯的变形强度等的有限元模型，并进行了计算，得到了各个部件在载荷下的受力变形图云图等。通过分析其强度找出需要加强的部件以及可以优化设计的地方，探索用有限分软件分析米高杆灯的方法和策略。现对高杆灯在风载雪载以及风载雪载共同作用下的三种典型工况进行分析。单载荷下的有限元分析风载高杆灯的支地脚螺栓完全固定，计算其在作用下的应力应变分布。在工况下，高杆灯所承受的载荷有以下几部分组成自重力。重力加速度取为。风载。对灯具及杆身表面受风的载荷按年遇高度风压载荷计算建筑结构荷载规范。灯具，考虑到实际情况，水平风载取为杆身。图是风载作用下，高杆灯的应力场和位移场的分布云图。图高杆灯整体应力位移云图陈阳米高杆路灯灯杆的力学计算与有限元分析图节灯杆应力云图图灯杆位移云图陈阳米高杆路灯灯杆的力学计算与有限元分析图法兰应力云图图垫片应力云图陈阳米高杆路灯灯杆的力学计算与有限元分析图灯座应力云图由以上应力云图可知在风载作用下高杆灯的变形主要发生在垫片及灯杆的根部，最大应力为，在垫片处。节灯杆应力最大值由上往下递增，应力不是很大，灯座应力较小，法兰应力中等。最大位移为，发生在第节杆处，地基及灯杆其他地方的应力及位移都较小，基本上可以忽略。雪载高杆灯的支地脚螺栓完全固定，计算其在作用下的应力应变分布。在雪载下，高杆灯所承受的载荷有以下几部分组成自重力。重力加速度取为。灯具表面覆盖的积雪对杆身的载荷。对灯具表面覆盖的积雪载荷按年遇高度雪压载荷计算建筑结构荷载规范雪考虑到实际情况，灯具表面覆雪载荷取为。图是在雪载作用下，高杆灯的应力场分布情况。陈阳米高杆路灯灯杆的力学计算与有限元分析图高杆灯整体应力云图图节灯杆应力云图陈阳米高杆路灯灯杆的力学计算与有限元分析图各灯杆位移云图图螺栓应力云图陈阳米高杆路灯灯杆的力学计算与有限元分析图灯座应力云图由这些位移和变形图可知，在雪载下高杆灯的最大位移和最大应力均出现在灯具处，最大应力为，除了第节灯杆应力较大，二三节灯杆应力很小，螺栓处应力也比较大。最大位移为，地基和杆体的变形位移都很小，由雪载引起灯杆的应力和位移基本可以忽略。多重载荷下的有限元分析和优化设计有限元分析在风雪载荷下，路灯所承受的载荷有以下几部分组成自重力。重力加速度取为。风载。对灯具及杆身表面受风的载荷按年遇高度风压载荷计算建筑结构荷载规范，灯具，考虑到实际情况，水平风载取为杆身。灯具表面覆盖的积雪对杆身的载荷。对灯具表面覆盖的积雪载荷按年遇高度雪压载荷计算建筑结构荷载规范，陈阳米高杆路灯灯杆的力学计算与有限元分析雪，考虑到实际情况，灯具表面覆雪载荷取为。图为风雪载荷下高杆灯的应力位移场分布云图。图高杆灯整体应力位移云图图节灯杆应力云图陈阳米高杆路灯灯杆的力学计算与有限元分析图节灯杆位移云图图法兰应力云图陈阳米高杆路灯灯杆的力学计算与有限元分析图垫片应力云图图地基应力云图分析发现在风和雪共同作用下的高杆灯的最大应力出现在螺栓处为,陈阳米高杆路灯灯杆的力学计算与有限元分析而最大位移则出现在第节灯杆处为，地基和杆身大部分地方的应力和变形较小，基本可以忽略。由此可知高杆灯在自重风载情况下应力和位移较大，雪载情况下应力及位移较小，基本可以忽略。结论分析下面给出各种载荷下各部件的应力对比表各部件应力对比风载雪载风载和雪载第节灯杆第二节灯杆第三节灯杆法兰垫片灯具各种载荷下各部件的位移对比表各部件位移对比风载雪载风载和雪载第节灯杆第二节灯杆第三节灯杆法兰垫片灯具从应力对比可以看出，高灯杆在种不同载荷下作用时，整体的最大应力主要分布在垫片以及各节灯杆的根部位置。风载时整体最大应力为，雪载时应力部件位移部件陈阳米高杆路灯灯杆的力学计算与有限元分析整体最大应力为，风和雪共同作用时整体最大应力为。从图中可以看出，除了局部存在着应力集中应力值较大外，杆身绝大部分地方的应力值较小，应力值在到之间，有较大的优化空间。材料强度及许用应力是根据不同材料使用场合来规定的。对于钢材料许用应力可取，即极限应力为，安全系数取，则许用应力为。在实际工作过程中，该种尺寸杆身的最大应力值相对于正常使用来说还远小于屈服强度，因此在优