30米高桿燈受力計(jì)算

來源：時(shí)間：2025-04-28 14:56:25

一、設(shè)計(jì)條件
　　⑴．基本數(shù)據(jù)：燈塔距地面高度30m，方形基礎(chǔ)平面尺寸為4m×4m，基礎(chǔ)埋深2.5m，燈桿截面為正十二邊形，計(jì)算時(shí)簡化為圓形，頂部直徑D為280mm，根部直徑D為650mm，厚度自頂端至底端分三段。δ=6mm，長10m，δ=8mm，長10m，δ=8mm，長10m。材料為上海寶鋼生產(chǎn)的低合金鋼，Q/BQB303 SS400,屈服強(qiáng)度為f屈=245N/mm2，設(shè)計(jì)強(qiáng)度取f=225N/mm2，fV=125N/mm2，燈盤直徑為3800mm，厚度簡化為200mm，高桿燈總重為Fk=40KN。
　　⑵．自然條件：當(dāng)?shù)鼗撅L(fēng)壓Wo=0.75KN/m2，地基土為淤泥質(zhì)粘性土，地承載力特征值fak=60 KN/m2，地面粗糙度考慮城市郊區(qū)為B類，地下水位埋深大于2.5m，地基土的容重γm=18 KN/m3。
　　⑶．設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)：
　　①、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》 GB50009-2001
　　②、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB5007-2002
　　③、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》  GB50017-2003
　　④、《高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》     GBJ135-90
二、風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算
　　基本公式：WK=βz·μs·μz·ur·Wo
　　式中：Wk—風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（KN/m2）；
     　　 βz—高度z處的風(fēng)振系數(shù)；
     　　 μs—風(fēng)荷載體型系數(shù)；
      　　μz—風(fēng)壓高度變化系數(shù)；
     　　 μr—高聳結(jié)構(gòu)重現(xiàn)期調(diào)整系數(shù)，對重要的高聳結(jié)構(gòu)取1.2。
　　⑴．燈盤：高度為30m，μz =1.42，μs =0.5，μr=1.2
　　　　　　βz=1+
　　式中ξ—脈動(dòng)增大系數(shù)；
　　　　υ—脈動(dòng)影響系數(shù)；
　　　　φz—振型系數(shù)；
　　　　　βz=1+ =1+（）=2.04
　　　　　WK=βz·μs·μz·ur·Wo
　　　　　　=2.04×0.5×1.42×1.2×0.75=1.30KN/m2
　　⑵．燈桿：簡化為均布荷載，高度取15m，
　　　　μz=1.4, μs=0.59, μr=1.2
　　　　βz=1+ =1+（）=2.16，
　　　　WK2=βz·μs·μz·ur·Wo
　　　　　=2.16×0.59×1.14×1.2×0.75=1.31KN/m2
三、內(nèi)力計(jì)算
　　⑴．底部（δ=8mm）
　　　　彎矩設(shè)計(jì)值：M=M燈盤+M燈桿
　　　　M=γQ×WK1×0.2×3.8×30+γQ×WK2× ×30×15
　　　　=1.4×1.30×0.2×3.8×30+1.4×1.31× ×30×15
　　　　=426KN·m
　　　　剪力設(shè)計(jì)值：V=V燈盤+V燈桿
　　　　V =γQ×WK1×0.2×3.8+γQ×WK2× ×30
　　　　=1.4×1.30×0.2×3.8+1.4×1.31× ×30
　　　　=27KN
　　⑵．δ=8mm與δ=6mm，交接處
　　　　彎矩設(shè)計(jì)值：
　　　　M=γQ×WK1×0.2×3.8×10+γQ×WK2×（0.28+ ）×10×5
　　　　=1.4×1.30×0.2×3.8×10+1.4×1.31×（0.28+ ）×10×5
　　　　=51KN·m
　　　　剪力設(shè)計(jì)值：
　　　　V =γQ×WK1×0.2×3.8+γQ×WK2×（0.28+ ）×10
　　　　=1.4×1.30×0.2×3.8+1.4×1.31×（0.28+ ）×10
　　　　=9KN
四、在風(fēng)荷載作用下的強(qiáng)度復(fù)核（未考慮高桿燈自重）
　　⑴．底部（δ=8mm）
　　截面慣性矩I= ×（d －d ）= （6504－6344）=8.31×108mm4.
　　最大拉應(yīng)力бmax= ·y=426×106×325/(8.31×108)=167N/mm2
　　最大剪應(yīng)力τmax=2·V/A=2×27×103/[ ×（6502－6342）]=3.3N/mm2
　　max<f，τmax<fv均能滿足要求。
　　⑵．δ=8mm與δ=6mm，交接處
　　截面慣性矩I= ×（d －d ）= （4004－3884）=1.44×108mm4.
　　最大拉應(yīng)力бmax= ·y=51×106×200/（1.44×108）=70.8N/mm2
　　最大剪應(yīng)力τmax=2·V/A=2×9×103/[ ×（4002－3882）]=2.4N/mm2
　　бmax<f，τmax<fv均能滿足要求。
五、地基承載力驗(yàn)算
　　⑴．基礎(chǔ)平面尺寸：b×h=4×4m，
　　　　基礎(chǔ)底面抗彎模量W= bh2=10.67m3，
　　　　地基承載力特征值fak=60KN/m2，
　　⑵．基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上的土重
　　　　Gk=b×h×H×γ0=4×4×2.5×20=800KN
　　⑶．相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，作用于基礎(chǔ)底面的彎矩值：
　　　　Mk=M/γQ+VH/γQ
  　　　  =426/1.4+27×2.5/1.4×2.5=353KN·m
　　⑷．修正后的地基承載力特征值：
　　　　fa＝fak+ηb·γ(b-3)+ ηd·γm(d-0.5)
　　　　　=60+0+1.0×18×(2.5－0.5)=96KN/m2
　　⑸．相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，作用于基礎(chǔ)底面邊緣的最大最小壓力值：
　　　　Pkmax= +
        　　= =53+33=86KN/m2<1.2fa=115KN/m2能滿足要求。
　　　　Pkmax= +
        　　= =53－33=20KN/m2>0能滿足要求。
六、計(jì)算說明
　　⑴．根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范，按50年一遇查全國各城市的基本風(fēng)壓WO，絕大多數(shù)城市的WO≤0.75KN/m2時(shí)，若山區(qū)、偏僻地區(qū)、沿海海面和海島的基本風(fēng)壓Wo≥0.75KN/m2時(shí)，以上計(jì)算乘以調(diào)整系數(shù)。
　　⑵．高桿燈的安全等級，按高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范取一級。
　　⑶．基礎(chǔ)設(shè)計(jì)所需的基本數(shù)據(jù)為：地基承載力特征值，地基土的物理性參數(shù)，上部荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合值包括：彎矩、剪力、軸力。
　　⑷．基礎(chǔ)選型應(yīng)根據(jù)建設(shè)場地土條件和結(jié)構(gòu)的要求確定，一般為圓型混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)或方形混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，底面積尺寸和配筋由計(jì)算確定。
　　⑸．本文未復(fù)校立桿的穩(wěn)定性，對立桿與基礎(chǔ)連接也未作計(jì)算。各位讀者自行設(shè)計(jì)計(jì)算。

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