监测杆风阻计算

1: 接地钳规格为40*40国标角铁,长度2.5m,避雷针规格为国标10平方米铜线。室外摄像杆监控杆抗风设计计算公式宽泛、实用、方便。广泛应用于城市广场、大型立交桥、体育场馆、机场和港口。同时,要充分考虑暴雨等恶劣环境下可靠使用监测杆的安全性。监测杆的安全性包括刚度计算、稳定性计算和经济性计算,其中强度校核是保证使用的重要内容。这里我将逐步计算监控杆的安全计算和强度校核:
I.监控杆的安全计算
1)监控杆摄像头的迎风面积(包括盖子):
由于摄像头的形状不同,相机的迎风面积不确定。以普通封闭式球形摄像机为例,以摄像机形状的正投影为迎风面参考面积
s camera=(D1+D2)H1/2
2)监控杆体迎风面:
监控杆体常采用(锥度约1000:5)圆锥或圆柱。竖井迎风面积随竖井长度增加而增大。S杆身=(D1+D2)H2/2
3)监测杆基本风压计算
风压为垂直于气流风向平面上的风压,根据伯努利方程得到标准风压关系式。风的动压力为:WP=0.5*r*V2/g=0.5*ro*V2(ro=r/g),WP为风压,单位为kn/m2。Ro是空气密度,单位为kg/m3。V是风速,单位为M/s。R是空气重量,单位为kn/m3。空气重力R和重力加速度g随纬度和高度而变化。一般来说,高原地区的RO小于平原地区,即相同的风速和温度下,高原地区产生的风压小于平原地区。一般10级大风相当于24.5m/s~28.4m/s,为使监测杆该地区得到广泛应用,监测杆所地区风速暂取30m/s,空气密度取RO=1.255kg/m3。(密度见物理手册或相关资料)基本风压WP的计算如下:WP=ro*V2/2=1.255*302/2=551.25pa
4)监测杆的风荷载W0的计算
风荷载标准值=基本风压*风振系数*风压高度变化系数*风载体型系数a。实际风压平均风压上下波动。平均风压使建筑物侧向移动,脉动风压使建筑物绕侧向振动。脉动风压作用结构上的动力现象是风振。对于荷载规范中忽略扭转效应的一般悬臂结构(如框架、塔架、烟囱等)的高层建筑,可根据规范中相应的公式计算风振系数。
b风压高度变异系数
荷载规范中,表面粗糙度分为四类:A类是指近海海岛、海岸、湖岸、沙漠地区;b类是指农田、村庄、丛林、丘陵城镇和房屋稀疏的城市郊区;丙类是指建筑密集的城区;丁类是指建筑密集的城区;甲类是指建筑密集、房屋高大的城区。风压高度变异系数定义为任意高度的风压与B级地面粗糙度和标准高度l0m的风压之比,风压高度变异系数可根据荷载规范中的高度和地面粗糙度类型求出。
C风荷载体型系数
指建筑结构表面风压与大气风压之比。它是测量不同形状建筑物风压的一个系数。例如,相同大小的风对一个圆和一个正方形产生的压力一定是不同的。因此,计算建筑物上的风压时,根据建筑物的不同形状,需要乘以形状系数来扩大或减小标准风压,使建筑物上的风压更接近实际情况。风荷载的形状系数主要与建筑物的形状和规模有关,也与周围环境和地面粗糙度有关。风荷载体型系数可根据建筑结构荷载规范表中的体型确定。如果形状与表中不同,可根据有关数据近似确定或通过风洞试验准确测量。
5)监测杆风压系数C
是计算空气阻力的重要系数,通常由风洞试验和滑动试验确定。监测杆摄像机和监测杆的大风压系数可参考《建筑结构荷载规范》中的图表数据或通过风洞试验精确测定。
6)监测杆摄像机风力(含罩)
n摄像机=W0*s摄像机*C摄像机,其中W0为风荷载标准值,s摄像机为摄像机迎风面积,C摄像机为迎风侧风压系数,请参阅相关手册,
7)监测杆摄像机(含盖板)风力弯曲到底部的距离
m摄像机=n摄像机*h,其中h为高度,一般为6m
8)监测杆身风力
n杆身=W0*s杆身*C杆身,式中:W0为风荷载标准值,sbody是身体的迎风面积,C body是迎风面的风压系数,可以相关手册中找到,
9)监测身体风力到底部的弯曲距离
m body=∫300C body*W0*s body YDY,其中y是高度,和临时值为6m
10)监测杆总风力
∑D监测杆=D摄像机+D杆身
11)监测杆总弯曲距离
∑m监测杆=m摄像机+m杆身
12)监测杆总自重
Q监测杆=Q相机+Q杆体
Q相机包括盖子的重量
Q杆体通常由等距240(外径)*8(壁厚)高强度低合金结构钢16Mn钢管或4mm、10mm厚碳结构Q235钢板弯曲并卷成筒体焊接而成。焊接钢管的价格比无缝钢管低,因此得到了广泛的应用。监测杆的自重随监测杆长度的增加而增加。
13)监测杆弯曲截面系数
W=?D4-D4)/32D=通道3[1-(D/D)4]/32
II。监测棒强度校核
1)监测棒底部面积
s=?D2-D2)/4,式中D为外径,D为内径
2)监测杆的结构自重应力
当监测杆的总重较重时,计算强度时应考虑自重引起的结构应力。假设变形前后监测棒底部横截面不变,垂直于监测棒轴线,恒应力均匀分布监测杆底部横截面上
d结构重量=q监测杆底部横截面/s杆
3)监测杆弯矩作用下的应力
d弯矩=m/W
m合力矩(根据叠加原理,可以得出:D总=D结构自重+D弯矩
5)监控杆安全系数
,以保证监控杆摄像机正常工作,较大的工作应力不得超过监测棒材料的许用应力。监测棒常用低合金结构钢16Mn或碳素结构钢Q235制作,是典型的塑料材料。塑性材料中,屈服应力通常作为许用应力。当压应力达到塑性材料的屈服极限应力时,发生塑性变形,进而发生断裂破坏。监测棒材料的屈服极限应力D可相关设计规范和手册中找到。
安全系数的计算如下:
k=D屈服/D总
k是表示安全储备规模的系数,其值总是大于L。
确定安全系数时,应仔细综合考虑各种因素,如风振系数与实际情况的误差。仅当安全系数超过de规范要求时
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