节省路灯成本：道路照明灯杆如何进行优化分析

　　道路照明是指在道路上安装照明灯具，为夜间来往车辆和行人提供良好的视觉环境，从而改善交通条件，提高道路通行能力和保证交通安全。道路照明设施主要包括灯具、挑臂、灯杆，灯杆支撑灯具和挑臂，挑臂长度为灯具的光中心至邻近一侧缘石的水平距离。灯杆强度和挑臂长度直接影响道路照明及交通安全，在城市道路照明设计过程中，路灯布置、间距常被作为设计重点，而灯杆的壁厚、挑臂长度等往往被忽略，设计主要依靠经验，规格模式统一。这种路灯设计方案在实际应用中因路灯挑臂不够长，道路中间亮度不够，给夜间行车带来困难。

　　在保持道路灯杆高度、材质、灯具和风速等参数不变的条件下。分别计算不同挑臂臂长L、灯杆壁厚δ、灯杆梢径d外、灯杆底径D外时的灯杆强度，在保证强度安全的工况下，给出最优设计方案。

　　1、 灯杆挑臂长度影响

　　传统灯杆臂厚4.0 mm时，其安全系数与挑臂长度的变化关系。由图1可见，随挑臂长度增加，灯杆安全系数逐渐减小，当臂长2.5 m时，路灯灯杆安全系数为2.43，随着挑臂长度的增长，灯杆底部所受弯矩不断增加，安全系数不断减小，当臂长增加到6.0 m时，灯杆安全系数减小到2.03，均大于建议安全系数，说明当前路灯灯杆强度富余较多，路灯灯杆安全系数有足够的安全储备，存在优化空间。

　　图2为不同直径路灯灯杆安全系数与挑臂长度的变化关系。随着灯杆直径减小，安全系数也显著减小，底径180 mm，梢径100 mm，臂长4.0 m时安全系数为2.24;底径减小到170 mm，梢径90 mm，臂长4.0 m时安全系数减小为2.08，接近建议安全系数，随着灯杆直径的进一步减小，路灯灯杆将偏于不安全。

　　2、 路灯灯杆壁厚的影响

　　不同灯杆挑臂长度，灯杆安全系数与壁厚的变化关系。灯杆底径180 mm，梢径100 mm，挑臂2.5 m，安全系数随壁厚增加而逐渐增大，当前壁厚4.0 mm时，路灯灯杆安全系数为2.43，随着壁厚减小到3.5 mm时，安全系数减小为2.15;壁厚进一步减小到3.0 mm时，安全系数降低到1.85，小于建议安全系数标准，此时灯杆偏于不安全。

　　对于挑臂长度与灯杆壁厚的优化，计算结果如图4。由图4可见：挑臂长度与最优壁厚成非线性关系，当前灯杆挑臂长度为2.0 m工况下，最优壁厚为3.24 mm;随着挑臂长度的增加，灯杆壁厚显著增加，挑臂长度增加到4.0 m后，最优壁厚3.66 mm。

　　采用力学分析方法，得出以下结论：

　　1)随着路灯挑臂长度的增加，灯杆底部所受弯矩不断增大，路灯灯杆安全系数逐渐减小，建议路灯灯杆安全系数为2.0比较合理，当前壁厚4.0 mm，挑臂臂长2.5 m工况下，安全系数有足够的安全储备，存在优化空间;

　　2)随着挑臂长度的增加，安全系数逐渐减小，当前工况下灯杆挑臂臂长增加到4.0 m时安全系数为2.24，能满足工程安全需要;

　　3)灯杆挑臂长度与最优壁厚成非线性关系，随着挑臂长度的增加，灯杆壁厚显著增加，当前工况下路灯灯杆最优壁厚为3.24 mm;

　　4)建议路灯灯杆安全系数为2.0，路灯挑臂臂长4.0 m，路灯灯杆最优壁厚为3.66 mm。