摘?? 要：通过对高杆灯基座紧固脚螺栓抗荷载时承受能力的设计计算，提供如何选择高杆灯基座紧固脚螺栓。
关键词：高杆灯
高杆灯基座紧固地脚螺栓抗风荷载时承受能力的计算，一般是先提出假设的地脚螺栓的允许直径，再从这种螺栓在不控制预紧力的条件下所能承受的静荷载时的轴向拉力加以验算。这里必须先计算出高杆灯所在地区有可能经受到的某一风荷载〈注一〉为准则。
???? 例如：经计算得知，某基高杆灯有可能遭受到的风荷载为630.6kNm，选用的基座紧固地脚螺栓的有关设计情况如下：
???? 一、假设高杆灯杆根部基座圆环状底板的外径?=1.20m；底板上均等地分布着16个螺栓孔，孔径为?，螺栓孔中心的分布圆直径?=1.00m；高杆灯杆根处钢管的外径?=0.76m；预埋的16根紧固地脚螺栓的分布状况必须与高杆灯杆根处的圆环状底板上的螺栓孔一一中心对应；杆根外侧，每两个螺孔中间皆设置一块焊连的支撑板，以增强杆根处与底板的连接强度，增大高杆灯的稳度。预埋螺栓的分布及高杆灯受风荷载时，螺栓所受拉力的力臂状况见图。
图一中：16只螺栓均等分布，相邻两只螺栓中心所对的圆心角为2b。
2b=360°/16=22°30’, 且?=1.00m
?=0.76m，y0=?=1.00m
据三角函数的关系可得：
y1=1.00 x cosb=1.00 x cos11?5?1.00 x 0.9812
=0.9812m
y2=1.00 x cos22?0?0.9239m
y3=1.00 x cos38?5?0.7853m
y4=1.00 x cos45?0.7070m
y5=1.00 x sin38?5?0.6259m
y6=1.00 x sin22?0?0.3827m
高杆灯经受风荷载作用力hF，对杆根来说产生的风荷载弯矩SM1=630.6kNm。为使高杆灯保持总体平衡(且依然存在倾折趋势)，杆根部必然产生一个抵抗弯矩SM2，且量值上SM2≥SM1。又据力学平衡方程{ 可知，此时整体高杆灯所受的风荷载作用力hF，底板紧固螺栓共同产生的拉力SN、高杆灯的重力G0，基础的支承力等作用力的合力SF=0。而底板紧固螺栓能产生拉力的分别是螺栓1-7和2’-7’计13只，它们分别产生的拉力设为Nmax、N2、N3……N7和N2’、N3’……N7’，这些拉力对于高杆灯受风荷载时产生倾折趋势，但却保持总体相对平衡时的有效接触面——弓形AmB的有效支点螺栓9来说(见图一)，其力臂长分别为y0、y1……y6和y1’、y2’……y6’，(其中y1’=y1、y2’=y2……y6’=y6)，且力臂的量度也体现了螺栓的拉力N的大小。
当SM2=SM1时，Nmax=———；
又Sy=y0+2(y1+y2+……y6)
=1.00+2(0.9812+0.9239-0.7853
+0.7070+0.6259+0.3827)
=9.8114m
∴Nmax=————=64.27kN
即螺栓有可能受到的轴向拉力64.27kN。〈注二〉
二、查表选择预埋螺栓。在计算出高杆灯预埋地脚螺栓在高杆灯有可能经受到的风荷载时的轴向拉力Nmax后，查阅《机械零件设计手册》(国防工业出版社1986年12月出版，杨黎明等编著)第276页表3.1-5.1，即可得出地脚螺栓的直径和螺栓的钢材型号。现将有关表的部分内容节录如下：
|
螺栓在不控制预紧力时，紧联接方式下允许承受的轴向载荷(KN) |
| 螺栓外径D(mm) |
材料和屈服强度Qp |
| A3,240 |
35,320 |
45,360 |
40Cr,800 |
| m20 |
17.40 |
23.20 |
26.00 |
43.00 |
| m22 |
23.3 |
31.00 |
35.00 |
58.00 |
| m24 |
29.60 |
39.50 |
44.50 |
72.50 |
| m27 |
40.00 |
53.50 |
60.50 |
101 |
| m30 |
51.50 |
69.00 |
78.00 |
138 |
| m36 |
79.00 |
113 |
119 |
200 |
| m42 |
115 |
153 |
172 |
275 |
| m48 |
169 |
230 |
254 |
360 |
查表可得，当=64.27KN时，地脚螺栓选择钢材型号35,320或45,360的螺栓直径为M30时，在不考虑螺栓的预紧力时即可。〈注三〉
注一：风荷载指高杆灯安装在其一地理区域时，该地区50年一遇的风速下高杆灯所经受到的风荷载，本计算中的630.6KNm的风荷载变矩为50年一遇的风速36米/秒。
注二：若基本风压不变，风力方向改变时，螺栓轴向拉力也不变，仅是受轴向拉力的情况变换到某一只螺栓上。
注三：高杆灯地脚螺栓埋设时，不考虑螺栓的预紧力。