风光互补路灯系统初始化设计方案.doc

风光互补路灯系统初始化设计方案 1.1当地气象数据资料 （1）北京地区全年各月的月平均太阳辐射值单位：MJ/(m2?d) （2）北京地区年平均风功率密度色斑图单位：w/m2 1.2灯源及灯杆设计 1.2.1照明方式的选择 根据机动车交通道路照明标准值。 路灯位置选择设置在昌平区的次干路上。选取截光型路灯。且不用太高等级的照明条件，同时考虑到成本问题，最终选择单侧照明方案。路灯排列方式如图： 1.2.2灯杆高度及路灯间距的计算 根据《城市道路照明标准》 截光型路灯的高度最小为路面宽度，即7.5米；路灯间距最大为三倍灯杆高度，即22.5米。所以最终参数选定为：H=7.5m，S=22.5m 灯杆的高度应根据安装地点的地理环境来决定，保证风力机组的使用不受影响。太阳能电池组件的安装一般以不与风力机组的风叶相干涉为准，同时要注意保证太阳能电池组件不被灯杆遮挡。所以灯源的高度为7.5m，灯杆的高度为10m。 1.2.3路灯灯源的选择 1.材质：高纯度铝质反射器、灯壳及散热体；高强度钢化玻璃罩；大功率LED光源；高效率进口恒流源。 2.太阳能照明系统中的光源要满足以下2个条件：a.寿命要长，光衰要低，这样才能体现高品质照明系统，太阳能照明系统一般也是提供长时间质保期的。b.为尽可能的降低初期投入成本，事必要减小晶硅片面积和蓄电池容量，这是由电流来决定的。所以相同功率的光源实际工作电流越小越好，这样整体造价就会下降。光源的价格在整个太阳能照明系统中所占的比例很小很小。 1.适用场所：城市道路，人行道，广场，学校，公园，庭院，居住区，厂区以及其他需要室外照明的场所。 4.功率选择：光源照度15 lx, LED发光效率75lm/w 15×H×S/（0.95×0.9×75）=39.47W 取灯源功率为40W 1.2.4灯杆强度 根据《城市道路照明工程施工及验收规范》和《小型风力发电机技术条件》的相关要求，灯杆应与风力机组的自振频率相差很大，可以抗12级台风。 最终选定的灯杆厚度为5mm，强度校核如下： (1)计算依据 a)风速V=120km/h(十二级风) b)基本风压=0.7MPa c)整基杆风振系数取1.3 d)设计计算依据： ①、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 ②、《建筑地基基础设计规范》GB5007-2002 ③、《钢结构设计规范》GB50017-2003 ④、《高耸结构设计规范》GBJ135-90 (2)设计条件 基本数据：170W硅铁模块距地面高度10m，面积1.34,每块重量45kg, 220W硅铁模块距地面高度7m，面积1.74,每块重量30kg,灯杆截面为圆形，灯杆上口径直径d为120mm，底部下口径直径D为260mm，厚度δ=5mm。法兰厚度为20mm,直径500mm。材料为Q235钢，屈服强度为f屈=240N/，灯杆高度为10m，路灯含模块灯头总重为380kg。 (3)灯柱强度计算 a)风载荷系数 =βz·μs·μz·μr· 式中：—风荷载标准值（kN/）； βz—高度z处的风振系数； μs—风荷载体型系数； μz—风压高度变化系数； μr—高耸结构重现期调整系数，对重要的高耸结构取1.2。 b)太阳能板：高度为10m和7m 风压高度变化系数μz取1.38 风荷载体型系数μs =0.8 μr=1.2 整基杆风振系数βz取1.3 灯盘风载荷系数WK1=βz·μs·μz·ur· =1.3×0.8×1.38×1.2×0.7=1.2kN/ c)灯杆：简化为均布荷载 风压高度变化系数μz取1.38 风荷载体型系数μs =0.6 μr=1.2 整基杆风振系数βz取1.3 灯杆风载荷系数WK2=βz·μs·μz·μr· =1.3×0.6×1.38×1.2×0.7=0.90kN/ d)太阳能板及灯杆迎风面积 =(1.34+1.34)×Sin22°=0.96㎡ =1.74×Sin22°=0.63㎡ =(0.12+0.26)×10/2=1.9㎡ (4)内力计算 弯矩设计值：M=+ M=γQ×××10m+γQ×××5m =1.4×1.2×0.96×10+1.4×1.2×0.63×7+1.4×0.90×1.9×5=35.5kN·m 最大剪力V=γQ××+γQ×× =5.05kN 式中γQ---载荷组合系数 (5)灯柱根部应力 灯柱根部最大应力应小于灯柱材料的许应力即 ξmax=M/W+P/ψA +2V/A 式中M/W—弯曲应力 P/ψA—轴向应力 2V/A—剪应力 由前面计算出灯柱总弯矩为M=34.25kN·m W—抗弯截面系数W=I/y I为截面惯性矩 y为应力点到中性轴的距离 截面惯性矩I=∏(-)/64 d------灯柱根部内径 D------灯柱根部外径 I=1.14×[-]/64 =0.32×108 弯曲应力бmax=M×y