節(jié)省路燈成本：道路照明燈桿如何進行優(yōu)化分析

　　道路照明是指在道路上安裝照明燈具，為夜間來往車輛和行人提供良好的視覺環(huán)境，從而改善交通條件，提高道路通行能力和保證交通安全。道路照明設施主要包括燈具、挑臂、燈桿，燈桿支撐燈具和挑臂，挑臂長度為燈具的光中心至鄰近一側緣石的水平距離。燈桿強度和挑臂長度直接影響道路照明及交通安全，在城市道路照明設計過程中，路燈布置、間距常被作為設計重點，而燈桿的壁厚、挑臂長度等往往被忽略，設計主要依靠經(jīng)驗，規(guī)格模式統(tǒng)一。這種路燈設計方案在實際應用中因路燈挑臂不夠長，道路中間亮度不夠，給夜間行車帶來困難。

　　在保持道路燈桿高度、材質、燈具和風速等參數(shù)不變的條件下。分別計算不同挑臂臂長L、燈桿壁厚δ、燈桿梢徑d外、燈桿底徑D外時的燈桿強度，在保證強度安全的工況下，給出最優(yōu)設計方案。

　　1、 燈桿挑臂長度影響

　　傳統(tǒng)燈桿臂厚4.0 mm時，其安全系數(shù)與挑臂長度的變化關系。由圖1可見，隨挑臂長度增加，燈桿安全系數(shù)逐漸減小，當臂長2.5 m時，路燈燈桿安全系數(shù)為2.43，隨著挑臂長度的增長，燈桿底部所受彎矩不斷增加，安全系數(shù)不斷減小，當臂長增加到6.0 m時，燈桿安全系數(shù)減小到2.03，均大于建議安全系數(shù)，說明當前路燈燈桿強度富余較多，路燈燈桿安全系數(shù)有足夠的安全儲備，存在優(yōu)化空間。

　　圖2為不同直徑路燈燈桿安全系數(shù)與挑臂長度的變化關系。隨著燈桿直徑減小，安全系數(shù)也顯著減小，底徑180 mm，梢徑100 mm，臂長4.0 m時安全系數(shù)為2.24;底徑減小到170 mm，梢徑90 mm，臂長4.0 m時安全系數(shù)減小為2.08，接近建議安全系數(shù)，隨著燈桿直徑的進一步減小，路燈燈桿將偏于不安全。

　　2、 路燈燈桿壁厚的影響

　　不同燈桿挑臂長度，燈桿安全系數(shù)與壁厚的變化關系。燈桿底徑180 mm，梢徑100 mm，挑臂2.5 m，安全系數(shù)隨壁厚增加而逐漸增大，當前壁厚4.0 mm時，路燈燈桿安全系數(shù)為2.43，隨著壁厚減小到3.5 mm時，安全系數(shù)減小為2.15;壁厚進一步減小到3.0 mm時，安全系數(shù)降低到1.85，小于建議安全系數(shù)標準，此時燈桿偏于不安全。

　　對于挑臂長度與燈桿壁厚的優(yōu)化，計算結果如圖4。由圖4可見：挑臂長度與最優(yōu)壁厚成非線性關系，當前燈桿挑臂長度為2.0 m工況下，最優(yōu)壁厚為3.24 mm;隨著挑臂長度的增加，燈桿壁厚顯著增加，挑臂長度增加到4.0 m后，最優(yōu)壁厚3.66 mm。

　　采用力學分析方法，得出以下結論：

　　1)隨著路燈挑臂長度的增加，燈桿底部所受彎矩不斷增大，路燈燈桿安全系數(shù)逐漸減小，建議路燈燈桿安全系數(shù)為2.0比較合理，當前壁厚4.0 mm，挑臂臂長2.5 m工況下，安全系數(shù)有足夠的安全儲備，存在優(yōu)化空間;

　　2)隨著挑臂長度的增加，安全系數(shù)逐漸減小，當前工況下燈桿挑臂臂長增加到4.0 m時安全系數(shù)為2.24，能滿足工程安全需要;

　　3)燈桿挑臂長度與最優(yōu)壁厚成非線性關系，隨著挑臂長度的增加，燈桿壁厚顯著增加，當前工況下路燈燈桿最優(yōu)壁厚為3.24 mm;

　　4)建議路燈燈桿安全系數(shù)為2.0，路燈挑臂臂長4.0 m，路燈燈桿最優(yōu)壁厚為3.66 mm。