單柱式標(biāo)志版結(jié)構(gòu)設(shè)計計算書

單柱式標(biāo)志版結(jié)構(gòu)設(shè)計計算書1.項目信息項目名稱工程名稱遠(yuǎn)大路標(biāo)志類型樁號設(shè)計詹科盟校對審核日期1.設(shè)計資料1.1樁號1.2板面數(shù)據(jù)1)板1數(shù)據(jù)版面形狀：矩形,寬度W=1.20(m),高度H=1.20(m)2)鋁合金板材料為：鋁合金板材料為LF21.3立柱數(shù)據(jù)1)立柱外徑D=180.00(mm)2)立柱壁厚T=5.000(mm)2計算簡圖見Dwg圖紙3荷載計算3.1永久荷載1)標(biāo)志版重量計算此標(biāo)志版用LF2型鋁合金板制作，其重量為8.04EQ(kg/m\s\up6(2))計算公式EQG\s\do6(1)=\i\su(,,A×ρ×g)式中：A為各標(biāo)志版的面積鋁合金板單位面積重量ρ=8.04EQ(kg/m\s\up6(2))標(biāo)志版1的面積A1=1.44EQ(m\s\up6(2))g=9.8EQG\s\do6(1)=\i\su(,,A×ρ×g)=113.42(N)2)立柱重量計算計算公式EQG\s\do6(2)=L×\s\up2(ρ)\s\do6(1)×\s\up2(g)式中：立柱總長度L=5.07(m)立柱單位長度重量EQρ\s\do6(1)=21.58(kg/m)g=9.8EQG\s\do6(2)=L×\s\up2(ρ)\s\do6(1)×\s\up2(g)=1071.46(N)3)上部總重計算標(biāo)志上部結(jié)構(gòu)的總重量G按標(biāo)志版和立柱總重量的110.00%計(考慮有關(guān)連接件及加勁肋等的重量)，則計算公式EQG=(G\s\do6(1)+G\s\do6(2))×K式中：標(biāo)志版總重量EQG\s\do6(1)=113.42(N)立柱總重量EQG\s\do6(2)=1071.46(N)相關(guān)系數(shù)K=1.10EQG=(G\s\do6(1)+G\s\do6(2))×K=1303.37(N)3.2風(fēng)荷載1)計算標(biāo)志版1所受風(fēng)荷載計算公式EQF=\s\up2(γ)\s\do6(0)\s\up2(γ)\s\do6(q)[(\f(1,2)ρCV\s\up6(2))A]/1000式中：結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)EQγ\s\do6(0)=1.00可變荷載分項系數(shù)EQγ\s\do6(q)=1.40空氣密度ρ=1.23EQ(N*s\s\up6(2)*m\s\up6(-4))風(fēng)力系數(shù)C=1.20風(fēng)速V=35.00(m/s)面積A=1.44EQ(m\s\up6(2))Fwb1=EQ\s\up2(γ)\s\do6(0)\s\up2(γ)\s\do6(q)[(\f(1,2)ρCV\s\up6(2))A]/1000=1.8163(KN)2)計算第1段立柱所受風(fēng)荷載計算公式EQF=\s\up2(γ)\s\do6(0)\s\up2(γ)\s\do6(q)[(\f(1,2)ρCV\s\up6(2))A]式中：結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)EQγ\s\do6(0)=1.00可變荷載分項系數(shù)EQγ\s\do6(q)=1.40空氣密度ρ=1.23EQ(N*s\s\up6(2)*m\s\up6(-4))風(fēng)力系數(shù)C=1.20風(fēng)速V=35.00(m/s)面積A=0.70EQ(m\s\up6(2))Fwp1=EQ\s\up2(γ)\s\do6(0)\s\up2(γ)\s\do6(q)[(\f(1,2)ρCV\s\up6(2))A]=0.5853(KN)4強(qiáng)度驗算4.1計算截面數(shù)據(jù)1)立柱截面面積A=2.75EQ×10\s\up6(-3)(m\s\up6(2))2)立柱截面慣性矩I=10.53EQ×10\s\up6(-6)(m\s\up6(4))3)立柱截面抗彎模量W=11.70EQ×10\s\up6(-5)(m\s\up6(3))4.2計算立柱底部受到的彎矩計算公式EQM=\i\su(,,Fwi×hi)式中：Fwi為標(biāo)志版或立柱的所受的風(fēng)荷載hi為標(biāo)志版或立柱受風(fēng)荷載集中點到立柱底的距離板面1受風(fēng)荷載Fwb1=1.82(KN)板面1受風(fēng)荷載高度hwb1=4.47(m)立柱第1段受風(fēng)荷載Fwp1=0.59(KN)立柱第1段受風(fēng)荷載高度hwp1=1.93(m)EQM=\i\su(,,Fwi×hi)=9.24(KN*m)4.2計算立柱底部受到的剪力計算公式EQF=\i\su(,,Fwi)式中：Fwi為標(biāo)志版或立柱的所受的風(fēng)荷載板面1受風(fēng)荷載Fwb1=1.82(KN)立柱第1段受風(fēng)荷載Fwp1=0.59(KN)EQF=\i\su(,,Fwi)=2.40(KN)4.3最大正應(yīng)力驗算計算公式EQσ=M/W式中：抗彎截面模量W=11.702EQ×10\s\up6(-5)(m\s\up6(3))彎矩M=9.24(KN*m)EQσ\s\do6(max)=M/W=79.00(MPa)<EQ[σ\s\do6(d)]=215.00(MPa),滿足設(shè)計要求。4.4最大剪應(yīng)力驗算計算公式EQτ\s\do6(max)=2×\f(F,A)式中：剪力F=2.402(KN)截面積A=2.75EQ×10\s\up6(-3)(m\s\up6(2))EQτ\s\do6(max)=2×\f(F,A)=1.75(MPa)<EQ[τ\s\do6(d)]=125.00(MPa),滿足設(shè)計要求。4.4危險點應(yīng)力驗算對于圓柱形立柱截面，通過圓心與X-X軸成45°的直線與截面中心線的交點處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，正應(yīng)力和剪應(yīng)力均比較大，應(yīng)對該點進(jìn)行應(yīng)力狀態(tài)分析。1)計算危險點的位置x=y=0.0619(m)2)計算危險點處的正應(yīng)力計算公式EQ\s\up2(σ)=\f(M·Y,I)式中：彎矩M=9.245(KN*m)Y=0.06(m)慣性矩I=10.53EQ×10\s\up6(-6)(m\s\up6(4))EQ\s\up2(σ)=\f(M·Y,I)=54.31(MPa)3)計算危險點處的剪應(yīng)力計算公式EQτ=\f(F×S\s\do2(x),I×(2t))式中：剪力F=2.402(KN)靜矩Sx=0.05EQ×10\s\up6(-3)慣性矩I=10.53EQ×10\s\up6(-6)(m\s\up6(4))立柱壁厚t=5.00(mm)EQτ=\f(F×S\s\do2(x),I×(2t))=1.23(MPa)4)根據(jù)形狀改變必能理論(即第四強(qiáng)度理論)進(jìn)行校核在此應(yīng)力狀態(tài)下，三個主應(yīng)力分別為：EQσ\s\do6(1)=\f(σ,2)+\r(,(\f(σ,2))\s\up6(2)+τ\s\up6(2))EQσ\s\do6(2)=0EQσ\s\do6(3)=\f(σ,2)-\r(,(\f(σ,2))\s\up6(2)+τ\s\up6(2))代入第四強(qiáng)度理論公式，可得到如下強(qiáng)度條件：EQσ\s\do6(4)=\r(,(σ\s\up6(2)+3×τ\s\up6(2)))=54.35(MPa)<EQ[σ\s\do6(d)]=215.00(MPa),滿足設(shè)計要求。5變形驗算5.1計算說明本標(biāo)志由多塊標(biāo)志版組成，為了簡化起見，標(biāo)注板及兩塊標(biāo)志版之間所夾立柱所受荷載看作為作用在板面、所夾立柱集合中心的集中荷載，基礎(chǔ)與標(biāo)志板之間的立柱的立柱所受荷載看作均布荷載。立柱總高度：L=5.07(m)5.1計算標(biāo)志版1所受風(fēng)荷載引起的擾度計算公式EQf=\f(P×h\s\up6(2),6EI)×(3L-h)式中：集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值P1=Fwb1/EQ(γ\s\do6(0)γ\s\do6(q))=1.2974(KN)荷載到立柱根部的距離h=4.467(m)f1=EQ\f(P×h\s\up6(2),6EI)×(3L-h)=0.02134(m)5.2計算底部均布荷載產(chǎn)生的擾度計算公式EQf=\f(q×h\s\up6(4),8EI)式中：均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為q=Fwb1/EQ(hγ\s\do6(0)γ\s\do6(q))=0.1081(KN/m)荷載到立柱根部的距離h=3.867(m)f2=EQ\f(q×h\s\up6(4),8EI)=1.392EQ×10\s\up6(-3)(m)5.3計算底部均布荷載產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角計算公式EQf=\f(q×h\s\up6(3),6EI)式中：均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為q=0.1081(KN/m)EQθ=\f(q×h\s\up6(3),6EI)=4.80155EQ×10\s\up6(-4)(rad)5.4計算柱頂部的總變形擾度計算公式EQf=\i\su(,,f)+(L-h)×tan(θ)=0.0219(m)EQ\f(f,L)=0.0043<0.010,滿足設(shè)計要求。6柱腳強(qiáng)度驗算6.1計算底板法蘭盤受壓區(qū)的長度Xn6.1.1受力情況鉛垂力EQG=γ\s\do6(0)γ\s\do6(G)×G=1.00×0.90×1303.37=1.17(kN)水平力F=2.40(kN)由風(fēng)載引起的彎矩M=9.24(kN)6.1.2底板法蘭盤受壓區(qū)的長度Xn偏心距EQe=\f(M,G)=9244.51/1173.03=7.88(m)法蘭盤幾何尺寸：L=0.40(m);B=0.40(m);Lt=0.05(m)基礎(chǔ)采用C30砼，EQn=\f(Es,Ec)=206.00×EQ10\s\up6(9)/(30.00×EQ10\s\up6(9))=6.867地腳螺栓擬采用4M16規(guī)格受拉地腳螺栓的總面積：EQA\s\do6(e)=2×1.57=3.13EQ(cm\s\up6(2))=3.13EQ×10\s\up6(-4)(m\s\up6(2))受壓區(qū)的長度Xn根據(jù)下式試算求解：EQX\s\do6(n)\s\up6(3)+3×(e-L/2)×X\s\do6(n)\s\up6(2)-6×n×A\s\do6(e)×(e+\f(L,2)-L\s\do6(t))×(L-L\s\do6(t)-X\s\do6(n))/B=0式中：e=7.88L=0.40B=0.40n=6.87EQA\s\do6(e)=3.13EQ×10\s\up6(-4)(m\s\up6(2))EQL\s\do6(t)=0.05求解該方程，得Xn=0.0576.1.3底板法蘭盤下的混凝土最大受壓應(yīng)力EQσ\s\do6(c)=2×G×(e+\f(L,2)-L\s\do6(t))/[B×Xn×(L-L\s\do6(t)-Xn/3)]=2.48(MPa)<β×fcc=39.16(MPa),滿足設(shè)計要求。6.1.4地腳螺栓強(qiáng)度驗算受拉側(cè)地腳螺栓的總拉力EQT\s\do6(a)=G×(e-L/2+Xn/3)/(L-L\s\do6(t)-Xn/3)=27.30(KN)<3.13EQ×10\s\up6(-4)(m\s\up6(2))×140(MPa)=43.88(KN),滿足設(shè)計要求。6.1.5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：EQV\s\do6(fb)=0.4×(G+T\s\do6(a))=11.39(KN)>2.40(KN),滿足設(shè)計要求。6.1.6柱腳法蘭盤厚度的驗算法蘭盤勒板數(shù)目為4受壓側(cè)法蘭盤的支撐條件按照兩相鄰邊支撐板考慮，自由邊長EQa\s\do6(2)=1.414×L/2=0.283(m),固定邊長：固定邊長EQb\s\do6(2)=a\s\do6(2)/2=0.141(m)EQb\s\do6(2)/a\s\do6(2)/2=0.500查表得：α=0.060,因此，EQM\s\do6(max)=α×σ\s\do2(c)×(a\s\do6(2))\s\up6(2)=11.920(kN*m/m)法蘭盤的厚度：EQt=\r(,6×M\s\do6(max)/f\s\do6(b1))=18.24(mm)<20.0(mm),滿足設(shè)計要求。受拉側(cè)法蘭盤的厚度，由下式求得：EQt=\r(,6×N\s\do6(a)×L\s\do6(ai)/(D+L\s\do6(ai1)+L\s\do6(ai))/f\s\do6(b1))=17.97(mm)<20.0(mm),滿足設(shè)計要求。6.1.7地腳螺栓支撐加勁肋由混凝土的分布反力得到的剪力：EQV=A\s\do6(ri)×L\s\do6(ri)×σ\s\do6(c)=74.50(KN)>EQT\s\do6(a)/2=13.65,滿足設(shè)計要求。地腳螺栓支撐加勁肋的高度和厚度為：高度EQH\s\do6(ri)=0.150(m),厚度EQT\s\do6(ri)=0.015(m)剪應(yīng)力為EQτ=V\s\do6(i)/(H\s\do6(ri)×T\s\do6(ri))=33.11(MPa)<fv=125.00(MPa),滿足設(shè)計要求。設(shè)加勁肋