交通標(biāo)志牌結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

1、懸臂式標(biāo)志牌結(jié)構(gòu)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/mA2)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)連接件及加勁肋等的重量而添加。2.1.1 板面

2、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 = 13.26X 16X9.8X1.1(N) = 2.2871(KN)2.1.2 橫梁重量計(jì)算G2 = 2X 45.22X 7.8X 9.8X 1.1(N) = 7.6046(KN)2.1.3 立柱重量計(jì)算G3 = 153.86X 7.8 X 9.8X 1.1(N) = 12.9372(KN)2.1.4 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 = B z X ps X 邛 X co0X (W X H)=12.944(KN)3.2 立柱風(fēng)力F2 = BzX ps

3、X XCD0X (W X H)=2.096(KN)4橫梁設(shè)計(jì)計(jì)算說明：由于單根橫梁材料、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。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 = T0 X T G X G1 / 2 = 1.372(KN)均布荷載 CD1 = T0 X YGXG2 / (2 X 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+ co 1X H = 5.935(KN)計(jì)算由重力引起的彎矩My1 = G4 X (|2 + |3) + 1 l12

4、 / 2 = 45.393(KN*m)計(jì)算橫梁跟部由風(fēng)力引起的剪力Qx1 = F1 = 6.472(KN)計(jì)算由風(fēng)力引起的彎矩Mx1 = F1 X (|2 + l3) = 30.0948(KN*m)4.3 橫梁截面信息橫梁截面積 A = 5.504 X 10-3 (m2)橫梁截面慣性矩I = 2.72 X 10-5 (m4)橫梁截面模量W = 3.02 X 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 = (Qxi2+ Qyi2) 0.5 =8.781 (KN)合成彎矩：M = (M xi2 + Myi2) 0.5 = 54.463 (KN*m)4.5 最大正應(yīng)力驗(yàn)算橫

5、梁根部的最大正應(yīng)力為：6=M / W = 170.939 (MPa) < b=215.000(MPa),滿足設(shè)計(jì)要 求橫梁根部的最大剪應(yīng)力為：r = 2 X Q / A = 3.846 (MPa) < r = 125.000(MPa),滿足設(shè)計(jì) 要求4.6 變形驗(yàn)算計(jì)算垂直繞度fy = G4 / ( 0TX 隼)X (l2 + l3)2 X (3 X l1 - l2 - l3) / (6 X E X I) + 1 / (o / 爺)X l14 / (8 X E X I)=0.0518(m)計(jì)算水平繞度fx = Fwb/ ( 0TX X (l3 + l2)2 X (3 X l1 -

6、l2 - l3) / (6 X E X I) + 2 / (0 * p) X l23 / (6 X E X I)=0.0707(m)計(jì)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(jì)要求。5.1 荷載計(jì)算垂直荷載：N= 丫。X T g X G = 18.729(KN)水平荷載：H= F1+F2+F3 = 17.148(KN)水平彎矩：Mx=(F1+F2)X (L-H/2)+F3 X L/2 = 123.722(KN*m)立柱根部由永久荷載引起的彎矩為：My=2 X My1 = 42.054(KN*m)合成彎矩：M

7、=(M x2+M y2)0.5 = 130.674(KN*m)風(fēng)載引起的合成扭矩：Mt=2X Mx1 = 68.964(KN*m)5.2 強(qiáng)度驗(yàn)算立柱截面信息立柱截面積：A = 9.269 X 10-3 (m2)立柱截面慣性矩：I = 9.594 X 10-5 (m4)立柱截面模量：W = 6.617 X 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 = 2X I = 1.92x 10-4(m4)最大正應(yīng)力驗(yàn)算軸向荷載引起的正應(yīng)力：(T c=N/A = 2.021(MPa)彎矩引起的正應(yīng)力：(rw= M/W = 197.496

8、(MPa)組合應(yīng)力：(TMax =(Tc+(rw = 199.516(MPa)立柱根部的最大正應(yīng)力為：6=M / W = 197.496 (MPa) < b=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：T Hmax=2XH/A = 3.70(MPa)扭矩引起的剪應(yīng)力：T tMax= MtX ”(2XIp) = 56.428(MPa)組合應(yīng)力： T Max = T Hmax+ 5max = 60.128(MPa) < T =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(T = (TMax = 1

9、99.516 (MPa), r = r tMax = 56.428(MPa)根據(jù)第四強(qiáng)度理論的組合應(yīng)力為：(t4 = = (J+3X r 2)0.5=207.432 (MPa) < b=215.000(MPa),滿足設(shè) 計(jì)要求變形驗(yàn)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) X (L-H/2) 2 X (3 X L-H)/( pX6X EX I)+F3 義 L3/( T 義 0X8XEXI) =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(jì)要求立柱頂部扭轉(zhuǎn)角：9 =MX h/( 0r xGIp) = 2.79X

10、 10-2(rad)標(biāo)志結(jié)構(gòu)最大總水平水平位移：f =fx+fp+ ox 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(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)螺栓所受的剪力Nv = 1.573 KN ,螺栓 1 : y1 = 0.190(m)螺栓 2 : y2 = 0.190(m)螺

11、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 Nmax= MbXy1/(E yi2) =53.289KN< Ntb= 124(MPa),滿足設(shè)計(jì)要求0.9”. (nP-1.25E Nti) =0.9X 1 X0.4 (6X 155-1.25X 53.289X 2+1.25X53.289X2) =338.4KN>Q=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= y0XygX G=1.00X0.90X 1

12、5.608 = 14.047(kN) 水平力 F=17.148(kN) 合成彎距 M=130.674(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) 基礎(chǔ)采用 C25 碎，n=Es/Ec=210000.00X 106/28000.00X 106 = 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 x 5.606X e4= 16.818X 10-4(m2) 受壓區(qū)的長度Xn根據(jù)下式試算求

13、解：Xn3 + 3 X (e-L/2) X Xn2 - 6XnXAeX (e+L/2-Lt) X (L-Lt-Xn) = 0 式中：e = 3.13(m)L = 0.80(m)B = 0.80(m) n = 7.5 Ae = 16.82 x 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=2 X G X (e + L/2 - Lt) / (B X Xn X (L - Lt - Xn/3)=5.351(MPa) < B xfcc = 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

14、拉力Ta = G X (e - L/2 + Xn/3) / (L - Lt - Xn/3) =248.562(KN) < 3X 124(KN) = 372(KN),滿足設(shè)計(jì)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 X (G + Ta)=105.04(KN) > 17.148(KN),滿足設(shè)計(jì)要求。8基礎(chǔ)驗(yàn)算8.1 基底數(shù)據(jù)寬 Wfi = 1.60m,高 Hfi = 2.10m,長 Lfi = 2.60m, 設(shè)基礎(chǔ)的碎單位重量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

15、總荷載：N = G + T V232.493(KN) 水平荷載 H = 15.04(KN) 風(fēng)荷載引起的彎矩：Mx = Fi X (hi+Hfi) + F2X (h/2+Hfi) = 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(Tmax = N / A + M x / Wx + My / Wy = 165.303(kPa) < 6 = 290.00(kPa), 滿足設(shè)計(jì)要求。基底應(yīng)力的最小值為(Tmin = N / A - Mx / Wx - My / Wy = -71.733(kPa)<0 ,不滿足設(shè)計(jì)要求。8.4