交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)計(jì)算書(shū)

1、交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)計(jì)算書(shū)1設(shè)計(jì)資料板面數(shù)據(jù)1) 標(biāo)志板A數(shù)據(jù)板面形狀：矩形，寬度W=(m),高度h=(m),凈空H=(m)標(biāo)志板材料：LF2-M鋁。單位面積重量：(kg/m&)2) 附著板A數(shù)據(jù)板面形狀：圓形，直徑D=(m),凈空H=(m)標(biāo)志板材料：LF2-M鋁。單位面積重量：(kg/m&)橫梁數(shù)據(jù)橫梁的總長(zhǎng)度：(m),外徑：152(mm壁厚：8(mm),橫梁數(shù)目:2,間距：(m)立柱數(shù)據(jù)立柱的總高度：(m)，立柱外徑：377(mm立柱壁厚：10(mm)2計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)Dwg圖紙3荷載計(jì)算永久荷載1) 標(biāo)志版重量計(jì)算標(biāo)志板A重量：G1=A*p*g=xx=(N)附著板A重量：G1=A*p

2、*g=xx=(N)式中：A-標(biāo)志板面積p-標(biāo)志板單位面積重量g-重力加速度，取（m/s&）則標(biāo)志板總重量：Gb=ZGi=（N）2）橫梁重量計(jì)算橫梁數(shù)目2,總長(zhǎng)度為（m）,使用材料：奧氏體不銹鋼無(wú)縫鋼管，單位長(zhǎng)度重量：（kg/m）橫梁總重量：Gh=L*p*g*n=xxx2=（N）式中：L-橫梁的總長(zhǎng)度P-橫梁?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度重量g-重力加速度，取（m/s&）3）立柱重量計(jì)算立柱總長(zhǎng)度為（m）,使用材料：奧氏體不銹鋼無(wú)縫鋼管，單位長(zhǎng)度重量：（kg/m）立柱重量：Gp=L*p*g=xx=（N）式中：L-立柱的總長(zhǎng)度p立柱單位長(zhǎng)度重量g-重力加速度，?。╩/s&）4）上部結(jié)構(gòu)總重量計(jì)算

3、由標(biāo)志上部永久荷載計(jì)算系數(shù)，則上部結(jié)構(gòu)總重量：G=K*（Gb+Gh+Gp）=+=（N）風(fēng)荷載1）標(biāo)志板所受風(fēng)荷載標(biāo)志板A:Fwb1=Y0*丫Q*(1/2*p*C*V八2)*A1=xxxxx八2)x=(N)附著板A:Fwb2=Y0*丫Q*(1/2*p*C*VA2)*A2=xxXXx八2)x=(N)式中：丫0-結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，取丫Q可變何載分項(xiàng)系數(shù)，取P-空氣密度，一般取(N*SA2*mA-4)C-標(biāo)志板的風(fēng)力系數(shù)，取值V-風(fēng)速，此處風(fēng)速為(m/sA2)g-重力加速度，取(m/sA2)2) 橫梁所迎風(fēng)面所受風(fēng)荷載：Fwh0*丫Q*(1/2*p*C*VA2)*W*H=xxxxx八2)xx=(N)式中

4、：C-立柱的風(fēng)力系數(shù)，圓管型取值W-橫梁迎風(fēng)面寬度，即橫梁的外徑H-橫梁迎風(fēng)面長(zhǎng)度，應(yīng)扣除被標(biāo)志板遮擋部分3) 立柱迎風(fēng)面所受風(fēng)荷載：FwpH0*丫Q*(1/2*p*C*VA2)*W*H=xxxxX八2)xx=(N)式中：C-立柱的風(fēng)力系數(shù)，圓管型立柱取值W-立柱迎風(fēng)面寬度，即立柱的外徑H-立柱迎風(fēng)面高度4橫梁的設(shè)計(jì)計(jì)算由于兩根橫梁材料、規(guī)格相同，根據(jù)基本假設(shè)，可認(rèn)為每根橫梁所受的荷載為總荷載的一半。單根橫梁所受荷載為：(標(biāo)志牌重量)豎直荷載：G4=y0*丫G*Gb/n=xx2=(N)式中：丫0-結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，取丫g-永久荷載(結(jié)構(gòu)白重)分項(xiàng)系數(shù)，取n-橫梁數(shù)目，這里為2(橫梁白重視為白己受

5、到均布荷載)均布荷載：31=丫0*丫G*Gh/(n*L)=xx(2x=(N)式中：l-橫梁的總長(zhǎng)度(標(biāo)志牌風(fēng)荷載)水平荷載：Fwbh=Fwb/n=2=(N)強(qiáng)度驗(yàn)算橫梁根部由重力引起的剪力為：QG=G4<+1*Lh=+X=(N)式中：Lh-橫梁端部到根部的距離，扣除與立柱連接部分的長(zhǎng)度由重力引起的彎矩：MG=Gb*Lb+31*Lh八2/2=x+X八2/2=(N*M)式中：Gb-每根橫梁所承擔(dān)的標(biāo)志板重量Lb-標(biāo)志板形心到橫梁根部的間距橫梁根部由風(fēng)荷載引起的剪力：Qw=Fwbh+Fwh=+=(N)式中：Fwbh-單根橫梁所承擔(dān)的標(biāo)志板所傳來(lái)的風(fēng)荷載Fwh-單根橫梁直接承受的風(fēng)荷載橫梁根部由

6、風(fēng)荷載引起的彎矩：Mw=£Fwbi*Lwbi+£Fwhi*Lwhi=x+x=(N*M)橫梁規(guī)格為§152X8,截面面積A=X10入-3(m&),截面慣性矩1=x10A-6(mA4)，截面抗彎模量W*10A-4(mA3)橫梁根部所受到的合成剪力為：Qh=(QGA2+QwA2)A1/2=A2+A2)A1/2=(N)合成彎矩:Mh=(MGA2+MwA2)A1/2=八2+八2)八1/2=(N*M)1) 最大正應(yīng)力驗(yàn)算橫梁根部的最大正應(yīng)力為：。max=M/W=x10A-4)=(MPa)<。d=215(MPa),滿足要求。2) 最大剪應(yīng)力驗(yàn)算橫梁根部的最大剪應(yīng)力

7、為rmax=2*Q/A=2xx10A-3)=(MPa)<rd=125(MPa),滿足要求。3) 危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)力驗(yàn)算根據(jù)第四強(qiáng)度理論，t近似采用最大值即：(T4=(TmaxA2+3xrmaxA2)A1/2=A2+3xA2)A1/2=(MPa)<(rd=215(MPa)，滿足要求。變形驗(yàn)算橫梁端部的垂直撓度：fy=EGb*lbA2*(3*Lh-Ib)/(丫0*丫G*6*E*I)+gj1*LhA4/(丫0*丫G*8*E*I)=xA2x(3x+xA4/xx8xx1OA9Xx10A-6)=(mm)式中：Gb標(biāo)志板自重傳遞給單根橫梁的荷載lb-當(dāng)前標(biāo)志板形心到橫梁根部的間距水平撓度：fx=EFwb

8、*lbA2*(3Lh-lb)/(丫0*丫G*6*E*I)+32*L2八3*(3Lh-12)/(丫0*丫G*6*E*I)=xA2X(3X+xA3X(3X=(mm)合成撓度：f=(fxA2+fyA2)A1/2=A2+A2)A1/2=(mm)f/Lh=<,滿足要求。5立柱的設(shè)計(jì)計(jì)算立柱根部受到兩個(gè)方向的力和三個(gè)方向的力矩的作用，豎直方向的重力、水平方向的風(fēng)荷載、橫梁和標(biāo)志板重力引起的彎矩、風(fēng)荷載引起的彎矩、橫梁和標(biāo)志板風(fēng)荷載引起的扭矩。垂直荷載:N=T0*丫G*G=XX=(N)水平荷載：H=Fwb+Fwh+Fwp=+=(N)立柱根部由永久荷載引起的彎矩：MG=MGh*n=x2=(N*M)式中：

9、MGh-橫梁由于重力而產(chǎn)生的彎矩n-橫梁數(shù)目，這里為2由風(fēng)荷載引起的彎矩：Mw=EFwb*HbFwh*Hh+Fwp*Hp/2=+=(N*m)合成彎矩M=(MGA2+MwA2)A1/2=A2+A2)A1/2=(N*m)由風(fēng)荷載引起的扭矩：Mt=n*Mwh=2X=(N*m)式中：Mwh-橫梁由于風(fēng)荷載而產(chǎn)生的彎矩立柱規(guī)格為§377X10,截面積為A=x10A-2(mA2),截面慣性矩為I=x10A-4(mA4)，抗彎截面模量為W*10八-3問(wèn)八3),截面回轉(zhuǎn)半徑i=(m)，極慣性矩為Ip=x10A-4(mA4)立柱一端固定，另一端白由，長(zhǎng)度因數(shù)v=2。作為受壓直桿時(shí)，其柔度為：X=L*H

10、p/i=2x=126,查表，得穩(wěn)定系數(shù)4=強(qiáng)度驗(yàn)算1) 最大正應(yīng)力驗(yàn)算軸向荷載引起的壓應(yīng)力：(Tc=N/A=x10A-2)(Pa)=(MPa)由彎矩引起的壓應(yīng)力：(tw=M/W=x10A-3)(Pa)=(MPa)組合應(yīng)力：(Tmax=(Tc+(Tw=+=(MPa)(Tc/(4*(Td)+(Tc/(rd=x215)+215=<1,滿足要求。2) 最大剪應(yīng)力驗(yàn)算水平荷載引起的剪力：rHmax=2*H/A=2Xx10A-2)(Pa)=(MPa)由扭矩引起的剪力：rtmax=Mt*D/(2*lp)=x(2xx10A-4)(Pa)=(MPa)合成剪力：rmax=rHmaxhtmax=+=(MPa)

11、<rd=(MPa),滿足要求。3) 危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)力驗(yàn)算最大正應(yīng)力位置點(diǎn)處，由扭矩產(chǎn)生的剪應(yīng)力亦為最大，即(T=(Tmax=(MPa),r=rmax=(MPa)根據(jù)第四強(qiáng)度理論：(T(r4=(T八2+3*TA2)A1/2=A2+3XA2)A1/2=(MPa)<d=215(MPa),滿足要求。變形驗(yàn)算立柱頂部的變形包括，風(fēng)荷載引起的縱向撓度、標(biāo)志牌和橫梁白重引起的橫向撓度、扭矩引起的轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的位移。風(fēng)荷載引起的縱向撓度：fp=(Fwb1+Fwh1)*h1八2*(3*h-h1)/(丫0*丫Q*6*E*I)+Fwp1*hA3/(丫0*丫Q*8*E*I)=+xA2X(3x+xA3/XX8X210

12、X10A9XX10a-4)=(m)fp/D=<,滿足要求。立柱頂部由扭矩標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)角為：0=Mt*h/(丫0*丫Q*G*Ip)=xxx79X10A9Xx10A-4=(rad)式中：G-切變模量，這里為79(GPa)該標(biāo)志結(jié)構(gòu)左上點(diǎn)處水平位移最大，由橫梁水平位移、立柱水平位移及由于立柱扭轉(zhuǎn)而使橫梁產(chǎn)生的水平位移三部分組成。該點(diǎn)總的水平位移為：f=fx+fp+0*11=+x=(m)該點(diǎn)距路面高度為(m)f/h=<,滿足要求。由結(jié)構(gòu)白重而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角為:0=My*h1/(丫0*丫G*E*I)=xxx210X10A9Xx10八-4)=(rad)單根橫梁由此引起的垂直位移為：fy'

13、;=0*11=x=(m)橫梁的垂直總位移為：fh=fy+fy'=+=(m)該撓度可以作為設(shè)置橫梁預(yù)拱度的依據(jù)。6立柱和橫梁的連接連接螺栓采用六角螺栓12M14查表，每個(gè)螺栓受拉承載力設(shè)計(jì)值Nt=(KN)，受剪承載力設(shè)計(jì)值Nv=(KN)螺栓群處所受的外力為：合成剪力Q=(KN),合成彎矩M=(KN*M)每個(gè)螺栓所承受的剪力為：Nv=Q/n=12=(KN)以橫梁外壁與M方向平行的切線為旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸與豎直方向的夾角:=atan(MG/Mw)=atan=(rad)=則各螺栓距旋轉(zhuǎn)軸的距離分別為:螺栓1:y1=2+xsin1x=(m)螺栓2:y2=2+sin+1=(m)螺栓3:y3=2+sin

14、+3=(m)螺栓4:y4=2+xsin+5=(m)螺栓5:y5=2+xsin+7=(m)螺栓6:y6=2+xsin+9x=(m)螺栓7:y7=2+xsin+11x=(m)螺栓8:y8=2+xsin+13x=(m)螺栓9:y9=2+xsin+15x=(m)螺栓10:y10=2+xsin+17x=(m)螺栓11:y11=2+xsin+19x=(m)螺栓12:y12=2+xsin+21x=(m)螺栓3對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的距離最遠(yuǎn)，各螺栓拉力對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的力矩之和為:Mb=N3ZyiA2/y3其中：EyiA2=(mA2)Eyi=(m)受壓區(qū)對(duì)旋轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生的力矩為：Mc=/。c*(2*(RA2-rA2)A1/2)*(y

15、-r)dy式中：(Tc-法蘭受壓區(qū)距中性軸y處壓應(yīng)力R-法蘭半徑，這里為(m)r-橫梁截面半徑，這里為(m)壓應(yīng)力合力絕對(duì)值：Nc=/。c*(2*(RA2-rA2)A1/2)dy又erc/ercmax=(y-r)/(R-r)根據(jù)法蘭的平衡條件：Mb+Mc=MNc=ZNi,求解得：N3=(KN)ercmax=(MPa)螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算(Nv/Nv)A2+(Nmax/Nt)A2)A1/2=(A2+A2)A1/2=<1,滿足要求。懸臂法蘭盤的厚度是20mm則單個(gè)螺栓的承壓承載力設(shè)計(jì)值：Nc=XX400X10A3=112(KN),Nv=(KN)<Nc,滿足要求。法蘭盤的確定受壓側(cè)受力最大的法蘭

16、盤區(qū)隔為三邊支撐板：白由邊長(zhǎng)度：a2=(m)固定邊長(zhǎng)度：b2=(m)b2/a2=,查表，a=,因此該區(qū)隔內(nèi)最大彎矩為：Mmax=a*(Tcmax*a2A2=xxA2=(KNM)法蘭盤的厚度：t=(6*Mmax/f)A1/2=6x(215x10A6)A1/2=(mm)<lt=20(mm),滿足要求。受拉側(cè)法蘭需要的厚度：t=6*Nmax*Lai/(D+2*Lai)*fA1/2=6x8660x+2xx215X10A6A1/2=(mm)<lt=20(mm),滿足要求。加勁肋的確定由受壓區(qū)法蘭盤的分布反力得到的剪力：Vi=aRi*IRi*。cmax=xxx10A6(N)=(KN)螺栓拉力產(chǎn)

17、生的剪力為：V3=N3=(KN)加勁肋的高度和厚度分別為：hRi=(m),tRi=(m),則剪應(yīng)力為：TR=Vi/(hRi*tRi)=x=(MPa)設(shè)加勁肋與橫梁的豎向連接焊縫的焊腳尺寸hf=(m),焊縫計(jì)算長(zhǎng)度：lw=(m),則角焊縫的抗剪強(qiáng)度：rf=Vi/(2*he*lw)=(2xxx=(MPa)<160(MPa),滿足要求。7柱腳強(qiáng)度驗(yàn)算受力情況地腳受到的外部荷載：鉛垂力：G=丫0*丫G*G*X=(N)水平力：F=(N)式中：丫G-永久荷載分項(xiàng)系數(shù)，此處取合成彎矩：M=(N*m)扭矩：Mt=(N*m)底板法蘭受壓區(qū)的長(zhǎng)度Xn偏心距：e=M/G=(m)法蘭盤幾何尺寸：L=(m);B=

18、(m);Lt=(m)地腳螺栓擬采用16M30規(guī)格，受拉側(cè)地腳螺栓數(shù)目n=8,總的有效面積：Ae=8x=(cmA2)XnA3受壓區(qū)的長(zhǎng)度Xn根據(jù)下式試算求解：+3*(e-L/2)*XnA2-6*n*Ae*(e+L/2-Lt)*(L-Lt-Xn)XnA3+*XnA2+*Xn-=0求解該方程，得最佳值：Xn=(m)底板法蘭盤下的混凝土最大受壓應(yīng)力驗(yàn)算混凝土最大受壓應(yīng)力：。c=2*G*(e+L/2-Lt)/B*Xn*(L-Lt-Xn/3)=2xx+2/xx-3)(Pa)=(MPa)<6c*fcc=x/xax(MPa)=(MPa),滿足要求！地腳螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算受拉側(cè)地腳螺栓的總拉力：Ta=G*(e-

19、L/2+Xn/3)/(L-Lt-Xn/3)=X-2+3)/-3)(N)=(KN)<n*T0=8x=(KN),滿足要求。對(duì)水平剪力的校核由法蘭盤和混凝土的摩擦所產(chǎn)生的水平抗剪承載力為：Vfb=k(G+Ta)=x+=(KN)>F=(KN)柱腳法蘭盤厚度驗(yàn)算法蘭盤肋板數(shù)目為8對(duì)于三邊支承板：白由邊長(zhǎng)a2=(m)，固定邊長(zhǎng)b2=(m)b2/a2=，查表得、.鍋=,因此，a*。c*(a2)A2=xx八2=(N*m/m)對(duì)于相鄰支承板:白由邊長(zhǎng)a2=(m)，固定邊長(zhǎng)b2=(m)b2/a2=，查表得：a=,因此，M2=a*。c*(a2)八2=XX八2=(N*m/m)取Mmax=max(M1,M2)=max,=(N*m/m)法蘭盤的厚度：t=(6*Mmax/fb1)A=6x(210x10A6)A(m)=(mm)<20(mm),滿足要求。受拉側(cè)法蘭盤的厚度：t=(6*Na*Lai/(D+Lai1+Lai)*fb1a=(6xx+x210X10A6A(m)=(mm)<20(mm),滿足要求。地腳螺栓支撐加