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關于太陽能電池組件傾角問題的探討，在一些學術刊物上出現(xiàn)得不少。本次路燈使用地區(qū)為河南信陽地區(qū)，選定太陽能電池組件支架傾角為35°。
抗風設計
在太陽能路燈系統(tǒng)中，結構上一個需要非常重視的問題就是抗風設計。抗風設計主要分為兩大塊，一為電池組件支架的抗風設計，二為燈桿的抗風設計。下面按以上兩塊分別做分析。太陽能電池組件支架的抗風設計
依據(jù)電池組件廠家的技術參數(shù)資料，太陽能電池組件可以承受的迎風壓強為2700Pa。若抗風系數(shù)選定為27m/s（相當于十級臺風），根據(jù)非粘性流體力學，電池組件承受的風壓只有365Pa。所以，組件本身是完全可以承受27m/s的風速而不至于損壞的。所以，設計中關鍵要考慮的是電池組件支架與燈桿的連接。
在本套路燈系統(tǒng)的設計中電池組件支架與燈桿的連接設計使用螺栓桿固定連接。
路燈的參數(shù)如下：
電池板傾角A = 35° 燈桿高度 = 5m
設計選取燈桿底部焊縫寬度δ = 4mm 燈桿底部外徑 = 168mm
焊縫所在面即燈桿破壞面。燈桿破壞面抵抗矩W 的計算點P到燈桿受到的電池板作用荷載F作用線的距離為
PQ = [5000+（168+6）/tan16°]× Sin16° = 1545mm=1.545m。所以，風荷載在燈桿破壞面上的作用矩M = F×1.545。
根據(jù)27m/s的設計最大允許風速，2×30W的雙燈頭太陽能路燈電池板的基本荷載為730N。考慮1.3的安全系數(shù)，F(xiàn) = 1.3×730 = 949N。
所以，M = F×1.545 = 949×1.545 = 1466N.m。
根據(jù)數(shù)學推導，圓環(huán)形破壞面的抵抗矩W = π×（3r2δ+3rδ2+δ3）。
上式中，r是圓環(huán)內(nèi)徑，δ是圓環(huán)寬度。
破壞面抵抗矩W = π×（3r2δ+3rδ2+δ3）
=π×（3×842×4+3×84×42+43）= 88768mm3
=88.768×10－6 m3
風荷載在破壞面上作用矩引起的應力 = M/W
= 1466/（88.768×10－6） =16.5×106pa =16.5 Mpa<<215Mpa
其中，215 Mpa是Q235鋼的抗彎強度。
所以，設計選取的焊縫寬度滿足要求，只要焊接質(zhì)量能保證，燈桿的抗風是沒有問題的。
