交通標(biāo)志牌結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

1、-. z.懸臂式標(biāo)志牌構(gòu)造設(shè)計(jì)計(jì)算書1 設(shè)計(jì)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(jì)算2.1 永久荷載 各計(jì)算式中系數(shù)1.1系考慮有關(guān)連接件及加勁

2、肋等的重量而添加。 板面重量計(jì)算 標(biāo)志版單位重量為13.26(kg/m2) 標(biāo)志版重量： G1 = 13.26169.81.1(N) = 2.2871(KN) 橫梁重量計(jì)算 G2 = 245.227.89.81.1(N) = 7.6046(KN) 立柱重量計(jì)算 G3 = 153.867.89.81.1(N) = 12.9372(KN) 計(jì)算上部總重量 G = G1 + G2 + G3 = 22.8289(KN)3 風(fēng)荷載計(jì)算3.1 標(biāo)志版風(fēng)力 F1 = zsz0(W H) = 12.944(KN)3.2立柱風(fēng)力 F2 =zsz0 (W H) = 2.096(KN)4 橫梁設(shè)計(jì)計(jì)算 說明：由于單

3、根橫梁材料、規(guī)格一樣，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(jì)算如下：4.1 荷載計(jì)算 豎直荷載 G4 = 0G G1 / 2 = 1.372(KN) 均布荷載 1 = 0G G2 / (2 H) = 0.585(KN/m) 水平荷載 Fwb = F1 / 2 =6.472(KN)4.2 強(qiáng)度驗(yàn)算 計(jì)算橫梁跟部由重力引起的剪力 Qy1 = G4 + 1 H = 5.935(KN) 計(jì)算由重力引起的彎矩 My1 = G4 (l2 + l3) + 1 l12 / 2 = 45.393(KN*m) 計(jì)算橫梁跟部由風(fēng)力引起的剪力 Q*1 = F1= 6.472(KN

4、) 計(jì)算由風(fēng)力引起的彎矩 M*1 = F1 (l2 + l3) = 30.0948(KN*m)4.3 橫梁截面信息 橫梁截面積 A = 5.504 10-3 (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(jì)算橫梁跟部所受的合成剪力和彎矩 合成剪力： Q = (Q*12 + Qy12) 0.5 =8.781 (KN) 合成彎矩： M = (M*12 + My12) 0.5 = 54.463 (KN*m)4.5 最大正應(yīng)力驗(yàn)算 橫梁根部的最大正應(yīng)力為： = M / W = 170.939 (MPa) = 215.000(MP

5、a), 滿足設(shè)計(jì)要求 橫梁根部的最大剪應(yīng)力為： = 2 Q / A = 3.846 (MPa) 1/100, 不滿足設(shè)計(jì)要求。5 立柱設(shè)計(jì)計(jì)算 對立柱所受荷載計(jì)算如下： 5.1 荷載計(jì)算 垂直荷載： N= 0G G = 18.729(KN) 水平荷載： H= F1+F2+F3 = 17.148(KN) 水平彎矩： M*=(F1+F2)(L-H/2)+F3L/2 = 123.722(KN*m) 立柱根部由永久荷載引起的彎矩為： MY=2My1 = 42.054(KN*m) 合成彎矩： M=(M*2+MY2)0.5 = 130.674(KN*m) 風(fēng)載引起的合成扭矩： Mt=2M*1 = 68.9

6、64(KN*m) 5.2 強(qiáng)度驗(yàn)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 = 2I = 1.92 10-4(m4) 最大正應(yīng)力驗(yàn)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： Ma* = c+w = 199.516(MPa) 立柱根部的最大正應(yīng)力為： = M /

7、 W = 197.496 (MPa) = 215.000(MPa), 滿足設(shè)計(jì)要求 最大剪應(yīng)力驗(yàn)算 水平荷載引起的剪應(yīng)力： Hma*=2H/A = 3.70(MPa) 扭矩引起的剪應(yīng)力： tMa*= Mt/(2Ip) = 56.428(MPa) 組合應(yīng)力： Ma* = Hma*+tma* = 60.128(MPa) = 125.000(MPa), 滿足設(shè)計(jì)要， 危險(xiǎn)點(diǎn)處應(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 = Ma* = 199.516 (MPa) ， = tMa* = 56.428(MPa) 根據(jù)第四強(qiáng)度理論的組合應(yīng)力為：4 = = (2+32)0.5=207.432

8、 (MPa) 1/100, 不滿足設(shè)計(jì)要求 立柱頂部扭轉(zhuǎn)角： =Mth/(0 QGIp) = 2.7910-2(rad) 標(biāo)志構(gòu)造最大總水平水平位移： f =f*+fp+l1 = 0.382(m) 標(biāo)志構(gòu)造最大相對水平位移為： fp/L = 0.0477 1/60, 不滿足設(shè)計(jì)要求6 立柱與橫梁的連接計(jì)算 6.1 螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算 連接螺栓擬采用 高強(qiáng)螺栓 6 M 20 , 查表得： 單個(gè)螺栓受拉承載力設(shè)計(jì)值Ntb = 124 KN , 受剪單剪承載力設(shè)計(jì)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(gè)螺栓所受的剪

9、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)軸的距離最遠(yuǎn)，其拉力Nma*Mby1/(yi2) =53.289KNQ=9.438KN, 滿足設(shè)計(jì)要求7 柱腳強(qiáng)度驗(yàn)算 7.1 受力情況 鉛垂力 G= 0GG=1.000.9015.608 = 14.047(kN) 水平力 F=17.148(kN) 合成彎距 M=130.674(kN) 扭

10、距 M=68.964(kN) 7.2 底板法蘭盤受壓區(qū)的長度 *n 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=210000.00106/28000.00106 = 7.5 地腳螺栓擬采用 8 M 30高強(qiáng)螺栓 受拉地腳螺栓的總面積： Ae = 3 5.606e-4= 16.81810-4(m2) 受壓區(qū)的長度*n根據(jù)下式試算求解： *n3 + 3(e-L/2)*n2 6nAe(e+L/2-Lt)(L-Lt-*n) = 0 式中：e = 3.13

11、(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*n = 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 *n (L - Lt - *n/3) = 5.351(MPa) fcc = 10.02(MPa), 滿足設(shè)計(jì)要求。 7.4 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 - L/2 + *n/3) / (L - Lt - *n/3) =248.562(KN) 17.148(KN), 滿足設(shè)計(jì)要求。8 根

12、底驗(yàn)算 8.1 基底數(shù)據(jù) 寬 WF1 = 1.60m, 高 HF1 = 2.10m, 長 LF1 = 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(jì)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： M* = 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(yàn)算 基底應(yīng)力的最大值為ma* = N / A + M* / W* + My / Wy = 165.303(kPa) = 290.00(kPa), 滿足設(shè)計(jì)要求。 基底應(yīng)力的最小值為min = N / A - M* / W* - My / Wy = -71.73