可倾式灯杆单弯臂路灯,灯高10米(灯具中心线到基础法兰平面的垂直高度),要求抗风等级为12级台风。可倾式灯杆基础为标准1.4米常规基础,灯杆法兰尺寸360*360mm,基础法兰尺寸410*410mm,基础螺杆为4*M20,螺杆中心距为ø290mm,灯杆、基础螺杆均为Q235钢,灯杆底部外直径ø180,顶部直径ø68。另假设灯杆无弹性变形,灯杆和基础混凝土本身均能满足12级台风极限下不发生变形或破坏的强度要求,灯杆法兰和基础法兰均能在极限条件下不发生变形破坏,基础基坑稳固,根据材料力学分析,我们可以看出,灯杆在未发生倾斜前,可倾式灯杆基础法兰接触面上四个固定螺杆均承受了单一拉伸力,在灯杆发生倾斜后才会在基础螺杆上产山扭矩和剪力。受力的极限情况是在气流顺着挑臂的方向水平通过。挑臂和灯具重量导致的倾覆力矩对灯杆基础的影响很小暂时不予考虑。可以看出灯杆受力的支点在灯杆下方的法兰边缘,图中用三角形标识,灯杆受到的风力为均布载荷,可倾式灯杆基础螺杆承受的拉力为均等受力,路灯在遭受12级台风的情况下,基础单根螺杆实际受到的瞬间拉力远小于基础螺杆的许用拉力F许,即F<F许,在路灯灯杆本身不发生变形破坏、可倾式灯杆基础混凝土强度足够、基础坑压实度达到**要求的前提下,是**的。这里未考虑动载荷对基础螺杆的影响,未考虑风载在灯杆上不均匀平衡分布的情况。从**系数的角度考虑,路灯灯杆**系数S=F许/F=6.39,远大于1.3的**系数设计值。因道路照明对灯杆**性设计未做详细要求,就需要我们在以后的研究中逐渐完善这一个指标。
五、常见路灯倾斜原因分析
通过多个城市的路灯调研,我们常常会发现,原先建设阶段均调试到位的路灯经过一两年的运行后,常常出现灯杆倾斜的现象,在灯杆倾斜到一定程度后基本就看不出继续扩大的迹象,除非遇到恶劣天气的影响会进一步倾斜甚至出现灯杆倾倒现象。但是建设在高架挡墙的路灯从来没有出现倾斜的现象,甚至灯杆被撞折断了灯杆法兰根部依然牢牢的固定在基础法兰上。分析原因,不外乎以下几个方面。
1、地基原因。我们知道,通常道路照明工程都是跟着道路工程同步建设的,新建道路在机非分隔带或中央绿化带一般需要经过土方开挖外运和绿化土回填的过程,新回填的绿化土一般只做整平,不做压实处理,而路灯灯位设计一般都会选择这两个地方,这就导致新的路灯基坑开挖和基础制作完成(无论是预制的还是现浇的)后,基础周边的土质压实度不能满足要求,而且一般路灯施工很少会对基础位置泥土进行充分压实处理,这就导致路灯安装到位后,随着基础周围泥土的沉降和路灯受风力影响不断摇晃,灯杆开始慢慢向一侧倾斜。在人行道或有铺装的路面安装的路灯,因人行道路基均进行了一定的压实处理,铺装完成后也会对基础周围起一定的稳固作用,所以这些地方安装的路灯很少发生歪斜的现象。
2、基础原因。由于基础本身的混凝土强度不够导致基础开裂、螺杆在基础混凝土中出现松动,基础垫片固定不牢导致跑位,这些都会导致基础螺杆出现松动、旋转甚至被拔出的现象。
3、螺杆原因。基础螺杆导致的灯杆歪斜较少, 一般原因是螺杆螺母紧固不到位或未按要求设置垫片和双螺母,还有的情况是野蛮施工导致其中一个或两个螺杆断裂后未做补救措施,极少是因为螺杆设计强度不够导致螺杆拉断的,但是个别建设或施工单位为节省投资使用了过细的螺杆或者劣质的螺杆,加上后期维护保养不到位,螺杆锈蚀严重,会带来灯杆在受到冲击力的情况下瞬间倒地造成严重后果。
4、基础法兰原因。这种原因也比较多见,表现为基础法兰盘厚度不够,未达到设计尺寸或砂浆包封过多没过基础法兰,这些都会造成灯杆失稳。