交通標(biāo)志牌結(jié)構(gòu)驗算

1、 懸臂式標(biāo)志牌結(jié)構(gòu)設(shè)計計算書 1 設(shè)計資料1.1 板面數(shù)據(jù) 板面高度：H = 2.00(m) 板面寬度：W = 8.00(m) 板面單位重量：W1 = 13.26(kg/m2)1.2 橫梁數(shù)據(jù) 邊長 :0.18(m) 橫梁長度：L = 7.8(m) 橫梁壁厚：T = 0.008(m) 橫梁間距：D1 = 1.0(m)橫梁單位重量：W1 = 45.22(kg/m)1.3 立柱數(shù)據(jù) 邊長: 0.35(m) 立柱高度：L = 7.40(m) 立柱壁厚：T = 0.014(m) 立柱單位重量：W1 = 153.86(kg/m)2 荷載計算2.1 永久荷載 各計算式中系數(shù)1.1系考慮有關(guān)連接件及加勁肋等

2、的重量而添加。2.1.1 板面重量計算 標(biāo)志版單位重量為13.26(kg/m2) 標(biāo)志版重量： G1 = 13.26×16×9.8×1.1(N) = 2.2871(KN)2.1.2 橫梁重量計算 G2 = 2×45.22×7.8×9.8×1.1(N) = 7.6046(KN)2.1.3 立柱重量計算 G3 = 153.86×7.8×9.8×1.1(N) = 12.9372(KN)2.1.4 計算上部總重量 G = G1 + G2 + G3 = 22.8289(KN)3 風(fēng)荷載計算3.1 標(biāo)志版風(fēng)

3、力 F1 = z × s × z ×0×(W × H) = 12.944(KN)3.2 立柱風(fēng)力 F2 =z × s × z ×0× (W × H) = 2.096(KN)4 橫梁設(shè)計計算 說明：由于單根橫梁材料、規(guī)格相同，根據(jù)根本假設(shè)，可認(rèn)為每根橫梁所受的荷載為總荷載的一半。 對單根橫梁所受荷載計算如下：4.1 荷載計算 豎直荷載 G4 = 0 × G × G1 / 2 = 1.372(KN) 均布荷載 1 = 0 × G × G2 / (2 ×

4、; H) = 0.585(KN/m) 水平荷載 Fwb = F1 / 2 =6.472(KN)4.2 強度驗算 計算橫梁跟部由重力引起的剪力 Qy1 = G4 + 1 × H = 5.935(KN) 計算由重力引起的彎矩 My1 = G4 × (l2 + l3) + 1 × l12 / 2 = 45.393(KN*m) 計算橫梁跟部由風(fēng)力引起的剪力 Qx1 = F1 = 6.472(KN) 計算由風(fēng)力引起的彎矩 Mx1 = F1 × (l2 + l3) = 30.0948(KN*m)4.3 橫梁截面信息 橫梁截面積 A = 5.504 × 10

5、-3 (m2) 橫梁截面慣性矩 I = 2.72 × 10-5 (m4) 橫梁截面模量 W = 3.02 × 10-4(m3)4.4 計算橫梁跟部所受的合成剪力和彎矩 合成剪力： Q = (Qx12 + Qy12) 0.5 =8.781 (KN) 合成彎矩： M = (Mx12 + My12) 0.5 = 54.463 (KN*m)4.5 最大正應(yīng)力驗算 橫梁根部的最大正應(yīng)力為： = M / W = 170.939 (MPa) < = 215.000(MPa), 滿足設(shè)計要求 橫梁根部的最大剪應(yīng)力為： = 2 × Q / A = 3.846 (MPa) &l

6、t; = 125.000(MPa), 滿足設(shè)計要求4.5 變形驗算 計算垂直繞度 fy = G4 / (0 × G) × (l2 + l3)2 × (3 × l1 - l2 - l3) / (6 × E × I) + 1 / (0 × G) × l14 / (8 × E × I) = 0.0518(m) 計算水平繞度 fx = Fwb / (0 × Q) × (l3 + l2)2 × (3 × l1 - l2 - l3) / (6 × E 

7、15; I) + 2 / (0 × Q) × l23 / (6 × E × I) = 0.0707(m) 計算合成繞度 f = (fx2 + fy2)0.5 = 0.0877(m) f/l1 = 0.0117 > 1/100, 不滿足設(shè)計要求。5 立柱設(shè)計計算 對立柱所受荷載計算如下： 5.1 荷載計算 垂直荷載： N= 0 × G × G = 18.729(KN) 水平荷載： H= F1+F2+F3 = 17.148(KN) 水平彎矩： MX=(F1+F2)×(L-H/2)+F3×L/2 = 123.722

8、(KN*m) 立柱根部由永久荷載引起的彎矩為： MY=2×My1 = 42.054(KN*m) 合成彎矩： M=(MX2+MY2)0.5 = 130.674(KN*m) 風(fēng)載引起的合成扭矩： Mt=2×Mx1 = 68.964(KN*m) 5.2 強度驗算 立柱截面信息 立柱截面積： A = 9.269 × 10-3 (m2) 立柱截面慣性矩： I = 9.594 ×10-5 (m4) 立柱截面模量： W = 6.617 × 10-4 (m3) 立柱截面回轉(zhuǎn)半徑模量： R = (I/A)0.5 = 0.102(m) 立柱截面慣性矩模量： Ip

9、= 2×I = 1.92× 10-4(m4) 最大正應(yīng)力驗算 軸向荷載引起的正應(yīng)力： c=N/A = 2.021(MPa) 彎矩引起的正應(yīng)力： w= M/W = 197.496(MPa) 組合應(yīng)力： Max = c+w = 199.516(MPa) 立柱根部的最大正應(yīng)力為： = M / W = 197.496 (MPa) < = 215.000(MPa), 滿足設(shè)計要求 最大剪應(yīng)力驗算 水平荷載引起的剪應(yīng)力： Hmax=2×H/A = 3.70(MPa) 扭矩引起的剪應(yīng)力： tMax= Mt×/(2×Ip) = 56.428(MPa) 組

10、合應(yīng)力： Max = Hmax+tmax = 60.128(MPa) < = 125.000(MPa), 滿足設(shè)計要， 危險點處應(yīng)力驗算 最大正應(yīng)力位置點處，由扭矩產(chǎn)生的剪應(yīng)力亦為最大，即 = Max = 199.516 (MPa) ， = tMax = 56.428(MPa) 根據(jù)第四強度理論的組合應(yīng)力為： 4 = = (2+3×2)0.5=207.432 (MPa) < = 215.000(MPa), 滿足設(shè)計要求 變形驗算 由風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值引起的立柱頂部的水平位移： fp =(F1+F2)×(L-H/2)2×(3×L-H)/(0 

11、5; Q×6×E×I)+F3×L3/(0 × Q×8×E×I) = 0.1012(m) 立柱端部的相對水平位移為： fp/L = 0.0127 >1/100, 不滿足設(shè)計要求 立柱頂部扭轉(zhuǎn)角： =Mt×h/(0 × Q×GIp) = 2.79×10-2(rad) 標(biāo)志結(jié)構(gòu)最大總水平水平位移： f =fx+fp+×l1 = 0.382(m) 標(biāo)志結(jié)構(gòu)最大相對水平位移為： fp/L = 0.0477 >1/60, 不滿足設(shè)計要求6 立柱與橫梁的連接計算 6.

12、1 螺栓強度驗算 連接螺栓擬采用 高強螺栓 6 M 20 , 查表得： 單個螺栓受拉承載力設(shè)計值Ntb = 124 KN , 受剪單剪承載力設(shè)計值Nvb = 55.8KN ： 合成剪力Q = 9.438 KN , 合成彎距 = 40.388KN*m ： 螺栓孔數(shù)目6 ： 每個螺栓所受的剪力Nv = 1.573 KN , 螺栓 1 : y1 = 0.190(m) 螺栓 2 : y2 = 0.190(m) 螺栓 3 : y3 = 0.00(m) 螺栓 4 : y4 = 0.00(m) 螺栓 5 : y5 = -0.190(m) 螺栓 6 : y6 = -0.190(m) 由各y值可見，y1距旋轉(zhuǎn)軸

13、的距離最遠(yuǎn)，其拉力NmaxMb×y1/(yi2) =53.289KN< Ntb= 124(MPa), 滿足設(shè)計要求 0.9nfnP-1.25Nti=0.9×1×0.46×155-1.25×53.289×2+1.25×53.289×2=338.4KN>Q=9.438KN, 滿足設(shè)計要求 7 柱腳強度驗算 7.1 受力情況 鉛垂力 G= 0×G×G=1.00×0.90×15.608 = 14.047(kN) 水平力 F=17.148(kN) 合成彎距 M=130.67

14、4(kN) 扭距 M=68.964(kN) 7.2 底板法蘭盤受壓區(qū)的長度 Xn 偏心距 e=M/G=130.674/14.047=9.303(m) 法蘭盤幾何尺寸：L=0.800(m) ; B=0.800(m) ; Lt=0.120(m) 根底采用C25砼，n=Es/Ec=210000.00×106/28000.00×106 = 7.5 地腳螺栓擬采用 8 M 30高強螺栓 受拉地腳螺栓的總面積： Ae = 3 × 5.606×e-4= 16.818×10-4(m2) 受壓區(qū)的長度Xn根據(jù)下式試算求解： Xn3 + 3×(e-L/2

15、)×Xn2 6×n×Ae×(e+L/2-Lt)×(L-Lt-Xn) = 0 式中：e = 3.13(m) L = 0.80(m) B = 0.80(m) n = 7.5 Ae = 16.82 × 10-4(m2) Lt = 0.12(m) 求解該方程，得Xn = 0.1227(m) 7.3 底板法蘭盤下的混凝土最大受壓應(yīng)力 c = 2 × G × (e + L/2 - Lt) / (B × Xn × (L - Lt - Xn/3) = 5.351(MPa) < ×fcc = 10

16、.02(MPa), 滿足設(shè)計要求。 7.4 地腳螺栓強度驗算 受拉側(cè)地腳螺栓的總拉力 Ta = G × (e - L/2 + Xn/3) / (L - Lt - Xn/3) =248.562(KN) < 3×124(KN) = 372(KN), 滿足設(shè)計要求。 7.5 對水平剪力的校核 由法蘭盤和混凝土的摩擦力產(chǎn)生的水平抗翦承載力為： Vfb = 0.4 × (G + Ta) = 105.04(KN) > 17.148(KN), 滿足設(shè)計要求。 8 根底驗算 8.1 基底數(shù)據(jù) 寬 WF1 = 1.60m, 高 HF1 = 2.10m, 長 LF1 =

17、2.60m, 設(shè)根底的砼單位重量24.00(KN/M3),基底容許應(yīng)力290.00(KPa) 8.2 基底荷載計算 基底所受的荷載為： 豎向總荷載： N = G + V = 232.493(KN) 水平荷載 H = 15.04(KN) 風(fēng)荷載引起的彎矩： Mx = F1×(h1+Hf1) + F2×(h/2+Hf1) = 123.475(KN.m) 永久荷載引起的彎矩 My = 45.393(KN.m) 8.3 基底應(yīng)力驗算 基底應(yīng)力的最大值為 max = N / A + Mx / Wx + My / Wy = 165.303(kPa) < = 290.00(kPa), 滿足設(shè)計要求。 基底應(yīng)力的最小值為 min = N / A - Mx / Wx - My / Wy = -71.733(