太阳能路灯在美丽乡村中的抗风设计

太阳能路灯的抗风设计

太阳能路灯经过多年的市场应与改进已经成为当前美丽乡村建设的首选道路照明产品根据光学和电学原理以及华强科技多年的太阳能安装经验在美丽乡村太阳能路灯应用中结构上一个需要非常重视的问题就是抗风设计抗风设计主要分为两大块一为电池组件支架的抗风设计二为灯杆的抗风设计下面按以上两块分别做介绍

一太阳能电池组件支架的抗风设计

依据电池组件的技术资料太阳能电池组件可以承受的迎风压强为2700Pa若抗风系数选定为27m/s（相当于十级台风）根据非粘性流体力学电池组件承受的风压只有365Pa所以组件本身是完全可以承受27m/s的风速而不至于损坏的所以设计中关键要考虑的是电池组件支架与灯杆的连接

在本套路灯系统的设计中电池组件支架与灯杆的连接设计使用螺栓杆固定连接

二太阳能路灯灯杆的抗风设计

太阳能路灯路灯的参数如下

电池板倾角A = 16o 灯杆高度 = 5m

设计选取灯杆底部焊缝宽度δ = 4mm 灯杆底部外径 = 168mm

焊缝所在面即灯杆破坏面灯杆破坏面抵抗矩W 的计算点P到灯杆受到的电池板作用荷载F作用线的距离为

PQ = [5000+（168+6）/tan16o]× Sin16o = 1545mm=1.545m所以风荷载在灯杆破坏面上的作用矩M = F×1.545

根据27m/s的设计最大允许风速2×30W的双灯头太阳能路灯电池板的基本荷载为730N考虑1.3的安全系数F = 1.3×730 = 949N

所以M = F×1.545 = 949×1.545 = 1466N.m

根据数学推导圆环形破坏面的抵抗矩W = π×（3r2δ+3rδ2+δ3）

上式中r是圆环内径δ是圆环宽度

破坏面抵抗矩W = π×（3r2δ+3rδ2+δ3）

=π×（3×842×4+3×84×42+43）= 88768mm3

=88.768×10－6 m3

风荷载在破坏面上作用矩引起的应力 = M/W

= 1466/（88.768×10－6） =16.5×106pa =16.5 Mpa<<215Mpa

其中215 Mpa是Q235钢的抗弯强度

综合上述太阳能路灯的使用特别说明设计选取的焊缝宽度满足要求只要太阳能路灯杆的焊接能保证灯杆的抗风是没有问题的安全问题也就迎刃而解