Hur designar man strukturen och utseendet på en gatubelysningsstolpe?

Degatljusstolpemåste hålla armaturen stadigt på plats under sin egen vikt och vindbelastning, tåla år av väder och fordon-inducerade vibrationer och smälta in i väglandskapet. Skulle dess styrka, korrosionsskydd eller jordning brista, varierar resultatet från försämrad belysning till en risk för personlig säkerhet. Med den flänsförsedda avsmalnande stolpen - den mest använda typen - som ett exempel, undersöker detta avsnitt fyra väsentliga saker i tur och ordning: underhållsdörren, anti-korrosionsbehandling, styrka vid basen och skyddande jordning; den anger sedan de fyra kraven för utseendedesign.

 

Underhållsdörr av Solar Street Light Design

Underhållsdörren är serviceöppningen på en stålljusstolpe. Innanför dörren finns vanligtvis en elektrisk monteringsplatta, vars huvudsakliga funktion är att koppla ihop armaturen och kabeln. Säkringar och plintar är normalt monterade på denna platta. Sättet som dörren öppnas på är mycket viktigt, och designen skiljer sig från en tillverkare till en annan. Å ena sidan måste servicen vara bekväm; å andra sidan måste stöld förhindras - därav användningen av en specialtillverkad dörrnyckel.

 

Tabell 1 listar underhållsdörrens dimensioner som motsvarar vanliga stolphöjder. För dimensionerna som representeras av A, B och C i Tabell 1, se figuren nedan. A är höjden på underkanten av underhållsdörren över marken; den bör ställas in för arbetstagarens komfort och bekvämlighet och bör helst vara 500–600 mm. C är bredden på underhållsdörren; den bör möjliggöra bekvämt utbyte av ballast och säkring och är i allmänhet inte mindre än 100 mm. B, höjden på underhållsdörren, beror på om stolpen bär en enkel-bågs- eller dubbelbågsarmatur och på stolpdiametern vid dörrplatsen; den är vanligtvis 200–1000 mm.

 

 

Om underhållsdörren görs för stor -, det vill säga om värdena på B och C är för stora - kommer hållfastheten på stålstolpen att påverkas direkt; om den är för liten kommer arbetarens verksamhet att försvåras. Om värdena för B och C är för stora bör lämpliga förstärkningsåtgärder vidtas för att säkerställa att stolpens styrka är tillräcklig för säkerheten. Ett inre-och-yttre dubbel-arrangemang kan också användas.

Anti-korrosionsbehandling av stålljusstolpar

På grund av själva stålets natur är skydd mot korrosion en nyckelfråga för stålljusstolpar under både lagring och service. Korrosion av en stålstolpe orsakas av den kemiska eller elektrokemiska verkan av det omgivande mediet. Enligt det inblandade mediet klassificeras det som atmosfärisk korrosion, havsvattenkorrosion, bakteriell korrosion och så vidare. Atmosfärisk korrosion är den absolut vanligaste, eftersom en stålstolpe är i kontakt med atmosfären under såväl bearbetning, transport, lagring som service, så förutsättningarna för atmosfärisk korrosion är alltid närvarande.

 

1. Faktorer som orsakar korrosion av stålstolpar.

De viktigaste faktorerna som gör att en stålstolpe rostar och korroderar är följande:

 

1.1 Relativ luftfuktighet i atmosfären.

Vid en given temperatur kallas förhållandet mellan luftens vattenånginnehåll och dess mättnadsvattenånginnehåll den relativa fuktigheten. Under en viss relativ fuktighet är rost- och korrosionshastigheten för en stålstolpe mycket låg, medan över den relativa fuktigheten stiger rosthastigheten kraftigt; detta värde på relativ fuktighet kallas den kritiska fuktigheten. Stålets kritiska luftfuktighet är cirka 75 %. Atmosfärisk relativ luftfuktighet har störst inverkan på metallernas korrosion: när luftfuktigheten överstiger den kritiska luftfuktigheten bildas en film av vatten eller vattendroppar på stålytan, och om skadliga föroreningar i luften löser sig i den filmen eller de dropparna, bildas en elektrolyt och korrosion påskyndas.

 

1.2 Lufttemperatur och luftfuktighet.

Atmosfärstemperatur och luftfuktighet påverkar rostningen tillsammans. Rosthastigheten beror på luftens vattenånghalt och ökar när lufttemperaturen stiger. Detta gäller särskilt i fuktiga miljöer, där ju högre temperatur, desto snabbare rostar - och desto mer över den kritiska luftfuktigheten. Dessutom, om det finns en temperaturskillnad mellan atmosfären och stålet, bildas kondens på den svalare ytan av stolpen och orsakar även rost.

 

1.3 Frätande gaser.

Bland de frätande gaserna i förorenad luft är det svaveldioxid som har störst effekt på rostningen av stålstolpar. Syre i atmosfären verkar på rostningen av stålstolpar mest ihållande och utövar sin effekt hela tiden.

 

1.4 Andra faktorer.

Atmosfären innehåller stora mängder damm - rök, kolaska, klorider, syror, alkalier, salter, etc. - bland vilka klorider har störst effekt.

 

 

2. Anti-korrosionsbehandling.

För att förhindra att rost och korrosion minskar den strukturella hållfastheten hos en stolpe och skapar en säkerhetsrisk, måste anti-korrosionsbehandling appliceras på stålstolpar. Anti-korrosionsmetoder är förebyggande åtgärder inriktade på orsakerna till korrosion. Rostskydd innebär att undvika eller bromsa effekterna av fukt, hög temperatur, oxidation, klorider och andra faktorer. De metoder som vanligtvis används för närvarande är följande:

 

2.1 Varm-doppförzinkning.

Processen och metoden för nedsänkning av för-behandlade stål- eller-järndelar i smält zink så att en beläggning av zink och/eller zink-järnlegering bildas på deras yta. Zinkbeläggningens tjocklek bör nå 65–90 μm. Zinkbeläggningen på galvaniserade delar ska vara enhetlig och slät, fri från grader, droppar och överflödiga klumpar; beläggningen ska vara ordentligt bunden till stålstolpens underlag, och efter ett hammartest ska beläggningen inte lossna eller bilda blåsor.

 

2.2 Pulverlackering.

Pulverlackering appliceras efter varm-doppförzinkning. Pulvret ska vara ett pulver av -utomhuskvalitet; beläggningen måste vara fri från flagning och sprickbildning, och ingen flagning eller sprickbildning får förekomma när bindningsstyrkan mellan beläggning och substrat testas. Pulverlackering förbättrar stålstolpens korrosionsbeständighet ytterligare och förbättrar dess dekorativa utseende avsevärt, med ett brett urval av färger; dess nackdel är den relativt höga kostnaden.

 

 

Styrkeberäkning vid basen av en stålljusstolpe

 

En ljusstolpe utsätts för två former av belastning.

Den ena är sin egen-egenvikt. För en enkel-bågstolpe uppstår egen-vikten från vikten av lamparmen och armaturhuvudet, vilket ger ett böjmoment i lamparmens plan. För en dubbel-bågstolpe varierar situationen med längden på de två armarna: efter böjmomenten som produceras av vikterna på armarna och armaturens huvuden på de långa och korta bågarna delvis balanserar varandra, utgör skillnaden mellan dem, som verkar i armarnas plan, det egen-viktsmomentet.

 

För en dubbel-bågspol med lika långa bågar balanserar momenten om armaturerna och deras tillhörande elektriska komponenter i det planet är identiska; om de inte är identiska skapas ett böjmoment i armarnas plan genom skillnaden i vikten på armaturerna och deras elektriska komponenter.

 

Förutom egen-vikt kommer den andra lasten på stången från vinden. Stångens styrka måste uppfylla följande:

• När vindriktningen är parallell med lamparmens plan, måste de maximala böjmomenten som alstras av de vindexponerade områdena av armaturhuvudet och stolpen vid tvärsnitten- vid fästet-till-polanslutningen, vid underhållsdörren och på marknivå vara mindre än det tillåtna värdet;
• När vindriktningen är vinkelrät mot lamparmens plan, producerar förutom böjmomentet som produceras av det vindexponerade området på själva axeln, vindbelastningen på armaturhuvudet och lamparmen på en enkel-bågstolpe även ett böjmoment och ett vridmoment i stolpens plan; alla dessa moment måste vara mindre än det tillåtna värdet.

 

Vindbelastningen beror på platsen, regionen och höjden för den pol som beräknas, det vill säga:

p0=Kv2/16

p0 påverkas av de olika koefficienterna som ersätts i beräkningen, såsom polens dimensioner, formen på poltvärsnittet och grundperioden för en svängningsvågform.

 

Det jämnt fördelade vindtrycket på stolpen beräknas genom:

p1=p0dˉ H

 

I ovanstående två ekvationer: p 0 är vindtrycket per 1 m² av polen (Pa); K är den aerodynamiska koefficienten, som enligt standarden är K=0.7 för cirkulära element (det rekommenderas att K=1.0 tas för vanliga hexagonala och oktagonala sektioner); v är vindhastigheten, i allmänhet v=25 m⋅s−1, H är höjden på polen (m); och dˉ är polens medeldiameter (m), där

dˉ=(d1+d2)/2

Här är d1 polens övre diameter (m) och d2 är polens basdiameter (m). Konan på en stolpe är vanligtvis 1/90, 1/100 eller 1/110, eller är o-uniform.

 

Väggtjockleken på stålljusstolpar 12 m höga och lägre är 4 mm. När väggtjockleken är 3,0 mm kan stången vibrera under inverkan av vind och passerande tunga fordon, vilket lossar sina skruvförband och påverkar armaturen.

 

Skyddsjordning av stålljusstolpar

Stålljusstolpar, kontrollboxar och liknande installationer innehåller elektrisk utrustning inuti dem och de kan när som helst vidröras av en person som står på marken. När isoleringen misslyckas och polkroppen blir strömförande, appliceras beröringsspänningen direkt på människokroppen, med allvarliga konsekvenser. Därför måste alla metallkapslingar som innehåller elektrisk utrustning och som kan vidröras av en person som står på marken vara pålitligt anslutna till en skyddsledare -, det vill säga jordad eller ansluten till noll.

 

Låg-distributionssystem klassificeras genom sitt jordningsarrangemang i tre typer - TN, TT och IT - och TN-systemet är vidare uppdelat i tre typer beroende på hur nollledaren (N) och skyddsledaren (PE) kombineras:

• TN-S-system: N- och PE-ledarna hålls åtskilda över hela längden från källan. PE-ledaren leder normalt inte driftström, så säkerheten är den bästa.
• TN-C-system: N- och PE-ledarna kombineras till en enda PEN-ledare, vilket sparar en ledare. Men PEN-ledaren bär normalt driftström, och om den går sönder höjs utrustningens kapsling till fasspänningen genom belastningskretsen, så säkerhetsmarginalen är låg.
• TN-C-S-system: den främre delen använder en PEN-ledare, som är uppdelad i separata N- och PE-ledare vid den inkommande änden av kontrollboxen och får inte kombineras igen därefter. Detta kombinerar säkerhet med ekonomi i kabeldragningen och är den praxis som används mest i vägbelysningsprojekt.

 

I TN-C-systemet, eftersom N- och PE-ledarna är kombinerade, måste även följande krav uppfyllas: för låg-elektrisk utrustning med en direkt jordad nollpunkt, för att säkerställa automatisk frånkoppling av den felaktiga sektionen, måste kortslutningsströmmen vara minst 4 gånger märkströmmen för säkringselementet, eller inte mindre än 1 gånger i närmaste tan. kort-tids-fördröjning) driftström för den automatiska omkopplaren.

 

Den faktiska praxisen är som följer: φ10 mm varmförzinkat rundstål läggs längs hela linjen längs med den nedgrävda kabeln och grävs ner direkt i marken (Figur 6.3.9); PEN-ledaren är ansluten till transformatorns jordningsnätverk vid transformatorn och är tillförlitligt ansluten vid två punkter till alla kontrollboxar, stålljusstolpar, metallljusbaser och liknande delar längs linjen; en separat jordningselektrod är installerad vid huvudänden, den bortre änden och varje grenpunkt på linjen och vid var tredje pol; resistansen för en enskild jordningselektrod får inte överstiga 10 Ω och resistansen för hela jordningsnätverket får inte överstiga 4 Ω; där dessa gränser överskrids kan ett långverkande-beständigt-reduktionsmedel användas, men frätande ämnen som koksalt är förbjudna - de minskar motståndet på kort sikt men korroderar jordkroppen på lång sikt.

 

Jordning är den sista försvarslinjen och kan inte ersätta isolering. Innanför underhållsdörren ska kablar anslutas med hjälp av en kopplingsdosa med ett plasthölje eller ett stiftfäste av -typ; isoleringsnivån för ledare, förkopplingsdon och andra komponenter bör höjas, tillverkare bör vara strikt utvalda och testning strikt utföras, och en "standard för installationsutförande" bör implementeras. Endast genom att vidta läckageförebyggande-åtgärder genom hela processen med materialval, konstruktion, acceptans och drift och underhåll, och genom att korrekt tillämpa tre-tråds- eller fem-ledningssystemet, kan säkerheten för stålljusstolpar slutligen garanteras.

 

 

Utseende Design av stålljusstolpar

Den grundläggande funktionen för en ljusstolpe är att hålla armaturen i rätt läge och ge stöd. Samtidigt har stolpen också en dekorativ roll. För både trafikanter - fotgängare, cyklister och motorfordonsförare kan - stolpens form inom sitt synfält inte ignoreras: människor kanske inte lägger märke till armaturen högt uppe på stolpen, eftersom den är mycket mindre än stolpen, men själva stolpen träffar ögat direkt i riktning mot horisontell färd. Därför, med ekonomisk utveckling och stigande estetiska standarder, får ljusstolpars utseende alltmer uppmärksamhet.

 

Utseendedesign av ljusstolpar uppstår av oro för väglandskapet. Den bör vara underordnad vägens landskapsutformning som helhet och ska samtidigt först tillgodose belysningskrav och säkerhetshänsyn. Följande aspekter måste därför beaktas vid utseendet på en ljusstolpe.

 

1. Säkerhetskrav

Säkerhet är det grundläggande kravet som en designer alltid bör överväga först. Säkerheten för en ljusstolpe säkerställs av flera aspekter, såsom kvaliteten på stolpstålet och anti-korrosionsbehandlingen; aspekterna relaterade till utseendedesign är belastningsberäkning och att säkerställa hållfasthet. Ibland är en stolpe med en komplex form verkligen mycket attraktiv, men ju mer komplex struktur, desto mer komplex är hållfasthetsberäkningen och desto större svårighet att garantera säkerheten; strikt verifiering är därför avgörande vid valet av sådana stolpar.

 

2. Belysningskrav

Belysningskrav är ett annat grundläggande krav för design av stolpens utseende. Som kommer att framgå av innehållet i kapitel 7 går en designer igenom komplext arbete för att välja lämpliga armaturer och ljuskällor och för att bestämma positionen för varje gatubelysning - inklusive dess höjd, avstånd, fästets längd och lutningsvinkel - och alla dessa parametrar styrs av stolpen.

 

För att säkerställa belysningskvaliteten i ett specifikt vägbelysningsprojekt, när armaturernas monteringsparametrar väl har bestämts, måste stolpens utformning uppfylla kraven för dessa parametrar: oavsett hur stolpen ser ut, höjden på armaturens fästpunkt får inte ändras, den horisontella längden på lamparmen får inte ändras och lutningsvinkeln på lamparmen får inte ändras, förutom där själva armaturens justering tillåter (förutom själva armaturens justering). Annars kommer ljuskvaliteten att avvika från det avsedda designresultatet i mer eller mindre grad.

 

En annan aspekt av belysningskravet är att installation och underhåll ska vara bekvämt; ur denna synvinkel bör stavens utseende inte vara över-komplicerat.

 

 

3. Estetiska krav

Estetiska krav är utgångspunkten för design av stolpens utseende. Utseendet på en stolpe kan inte bedömas isolerat utan bör bedömas heltäckande tillsammans med alla relaterade faktorer. I den mindre skalan inkluderar dessa faktorer armaturens utformning, vägens tvärsnittsform, om beläggningen är asfalt eller cementbetong, planteringen vid vägkanten, stilen på vägkantsskulpturen och vägens klass och karaktär; i större skala omfattar de den bebyggda eller naturliga miljön på båda sidor om vägen, stadsdelens funktion, stadsdelens historia och den berörda stadens estetiska smaker.

 

Det visuella tilltalande av en stålstolps utseende härrör huvudsakligen från kombinationen och variationen av linjerna i dess strukturella delar, och i synnerhet från förändringar i formen på lamparmen och tillägget av dekorativa linjer; i mer genomarbetade konstruktioner är lamparmen formad till olika profiler, och även huvudstolpen är utformad tillsammans med den.

 

Visuell tilltalande kommer också från ytbehandlingen av stolpen. Med utvecklingen av pulverlackeringstekniken har fler och fler stolpar fått färgbeläggningar i ett brett spektrum av nyanser, vilket har övergett det monotona gråa i den galvaniserade stolpen från det förflutna och lagt till fler inslag av skönhet.

 

4. Kostnadskrav

Införandet av olika stolpar har verkligen berikat den visuella scenen, men skönhet har ett pris. Varje annan form ökar svårigheten att bearbeta, och vissa kräver till och med utveckling av speciella formar; för att säkerställa styrka måste komplexa stolpar förstärkas, vilket ökar mängden stål som används; dessutom appliceras pulverlackering i stor utsträckning, och så vidare. Allt detta höjer tillverkningskostnaden för stolpen avsevärt.

 

Det finns också en dold kostnad som lätt förbises: vissa mycket individuella stolpdesigner lyckas inte uppnå den avsedda försköningen och blir istället en form av visuell förorening, som påverkar vägen och till och med bilden av staden - och den kostnaden är alldeles för hög.

 

 

Slutsats

A gatljusstolpekanske bara är en bärande komponent, men det är där säkerhet, funktion och utseende möts: underhållsdörren, korrosionsskyddet, bottenhållfastheten och jordningen avgör om den står säkert och hållbart, medan dess utseende avgör om den harmonierar med vägmiljön. De två är en fråga om prioritet, inte motstånd - säkerhet och ljuskvalitet är icke-förhandlingsbara förutsättningar, och estetik kan bara följa.