高桿燈是指高度在20m及以上的路燈。由于照明范圍大、功能性強、使用方便的特點,高桿燈被廣泛地應用在城市廣場、體育場、港口、立交橋等大面積照明場所。而在這些公共場所使用的高桿燈,其安全性能要求是比較高的。高桿燈主要是由直立的細長桿身和頂端的燈盤組成的,屬于高聳結構,其特點是桿身高、橫截面積小、剛度小、穩(wěn)定性差。高桿燈承受的載荷主要是風荷載、雪荷載、高桿燈自身的重力以及土壤對基礎的作用力,其中風載荷為其主要的控制載荷。大的風載荷會造成高桿燈局部結構的損壞與失穩(wěn),甚至導致結構整體失穩(wěn)而造成倒塌。因此對高桿燈結構的力學特性的研究是非常必要的。高桿燈的一般的設計方法是利用生產(chǎn)經(jīng)驗以及簡單的力學計算進行強度和剛度的校核。但是力學計算公式都是針對簡化后的高桿燈進行研究的,具有一定的誤差,且不能計算出高桿燈所有部件的強度與撓度。而隨著計算機技術和有限元理論的發(fā)展,使得利用有限元分析的方法對高桿燈的結構進行設計研究成為可能,但是有限元分析的結果容易受到連接和裝配關系、單元網(wǎng)格、邊界條件等因素的影響。因此兩種計算相結合的方法能夠使計算結果更加準確。本文以25米高桿燈為研究對象,使用不同的方法對其強度、剛度、固有頻率以及抗傾覆能力進行了研究。首先對25米高桿燈所承受的載荷進行了分析。其次,分別利用莫爾積分、第四強度理論和梁的彎曲振動理論計算了燈桿的撓度、強度以及固有頻率；利用有限元分析的方法對25米高桿燈進行了模態(tài)分析和靜力學分析；利用試驗測試的方法測試了燈桿下端位置的部分點的靜應力、動應力、加速度,通過頻譜分析得到高桿燈的固有頻率。最后對以上計算結果進行了對比分析,并且對高桿燈基礎的抗傾覆能力進行了計算。對比結果表明理論計算和有限元分析得出的強度、撓度以及固有頻率的結果是相符的,通過試驗測試和有限元計算的結果對比,得出有限元計算和理論力學計算的正確性與可靠性。最后針對高桿燈在實際工程中的應用,在理論計算、有限元分析以及試驗測試結果對比研究的基礎上,對25米高桿燈結構進行了優(yōu)化設計,即調整了燈桿壁厚、螺栓和基礎的尺寸,并且對優(yōu)化后的結構進行了有限元分析與抗傾覆計算,驗算出優(yōu)化后的結構仍能滿足結構的設計要求。