交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書

懸臂式標(biāo)志的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)書計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖所示荷載計(jì)算永久荷載各計(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力而添加的。標(biāo)志板單位面積質(zhì)量為8.037kg/m2,其重力為： G1=4.42.48.0379.81.1=0.9149(kN)橫梁擬采用鋼管，單位面積質(zhì)量為29.15kg/m2,其總重力為: G2=229.155.0769.81.1=3.1901(kN)立柱擬采用鋼管，單位面積質(zhì)量為81.68kg/m2,其總重為: G3=81.687.99.81.1=6.956(kN)標(biāo)志上部結(jié)構(gòu)的總重力為: G=G1+G2+G3=0.9149+3.1901+6.956=11.061(kN)有關(guān)系數(shù)將視永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接的承重能力是否有利而選取。(2)風(fēng)荷載標(biāo)志板：橫梁：立柱：3．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之半，其受力如圖6.2。圖6.2橫梁受力圖（尺寸單位：mm）單根橫梁所承受荷載為：豎直荷載：水平荷載：（1）強(qiáng)度驗(yàn)算：橫梁根部由重力引起的剪力為：由重力引起的彎矩為：橫梁根部由風(fēng)引起的剪力為：由風(fēng)荷載引起的彎矩為：橫梁規(guī)格為，截面積為A=，截面慣性矩為，抗彎截面模量為橫梁根部所受的合成剪力為：合成彎矩為：a.最大正應(yīng)力驗(yàn)算橫梁根部的最大正應(yīng)力為：b.最大剪應(yīng)力驗(yàn)算c.危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)力驗(yàn)算略。（2）變形驗(yàn)算垂直撓度為水平撓度為：合成撓度為：4.立柱的設(shè)計(jì)計(jì)算立柱所受荷載為：垂直荷載水平荷載立柱根部由永久荷載引起的彎矩為：由風(fēng)荷載引起的彎矩為：合成彎矩由風(fēng)荷載引起的扭矩為：立柱規(guī)格為，截面積為A=10500，截面慣性矩為，抗彎截面模量為，截面回旋半徑,極慣性矩為：（1）強(qiáng)度驗(yàn)算a.最大正應(yīng)力驗(yàn)算b.最大剪應(yīng)力驗(yàn)算由剪力（水平荷載）引起的剪應(yīng)力為：由扭矩引起的剪應(yīng)力為：c.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，即根據(jù)第四強(qiáng)度理論d.穩(wěn)定性計(jì)算懸臂構(gòu)件的長(zhǎng)度系數(shù)=2，立柱作為中心受壓直桿時(shí)，其柔度為：，查表得穩(wěn)定系數(shù)鋼材彈性模量歐拉臨界應(yīng)力為：等效彎矩系數(shù)（2）變形驗(yàn)算由風(fēng)載標(biāo)準(zhǔn)值引起的立柱頂部的水平位移為：立柱頂部由扭矩標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)角為：從圖6.1可以看出，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。前兩個(gè)位移已經(jīng)求出，第三個(gè)位移近似根據(jù)角與橫梁長(zhǎng)度相乘得到，因此該點(diǎn)總的水平位移為：該點(diǎn)距路面高度h=7.9m。立柱在兩根橫梁之間部分由于橫梁永久荷載產(chǎn)生的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值而發(fā)生的轉(zhuǎn)角為：?jiǎn)胃鶛M梁由此引起的垂直位移為：橫梁的垂直總位移為：該撓度可作為設(shè)置橫梁預(yù)拱度的依據(jù)。5.立柱與橫梁的連接（圖6.3）連接螺栓擬采用A級(jí)普通螺栓8M24，查表得每個(gè)螺栓受拉承載力設(shè)計(jì)值,受剪（單剪）承載力設(shè)計(jì)值為。圖6.3主柱與橫梁的鏈接（尺寸單位：mm）a）螺栓孔及加勁肋位置圖；b）加勁肋螺栓群重心處所受外力為：合成剪力Q=9.186kN,合成彎矩M=25.882每個(gè)螺栓所受的剪力為：以橫梁外壁與M方向平行的切線為旋轉(zhuǎn)軸，各螺栓距旋轉(zhuǎn)軸的距離分別為：螺栓1：螺栓2:螺栓3：螺栓4：螺栓5：螺栓6：螺栓7：螺栓8：由各y值可見(jiàn)，距旋轉(zhuǎn)軸的距離最遠(yuǎn)，其拉力，為各螺栓拉力對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的力矩之和，則(2-1)式中，如圖6.3所示，以過(guò)懸臂法蘭盤圓心，分別與M方向重合和垂直的兩根直線為x軸和y軸，設(shè)受壓區(qū)最大壓應(yīng)力為，則受壓區(qū)壓力對(duì)旋轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生的力矩為：（2-2）壓應(yīng)力合力絕對(duì)值為：(2-3)式（8.4.2-2）、式（8.4.2-3）中為距x軸y距離處法蘭盤受壓區(qū)的壓應(yīng)力，（2-4）根據(jù)法蘭盤的平衡條件：于是經(jīng)整理：解得：（1）螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算設(shè)懸臂法蘭盤厚度20mm，則單個(gè)螺栓的承壓承載力設(shè)計(jì)值為：（2）法蘭盤的確定受壓側(cè)受力最大的法蘭盤區(qū)格，如圖8.4.2-3所示的三邊支承板，此時(shí)，自自由邊長(zhǎng)固定邊長(zhǎng)該區(qū)格內(nèi)的最大彎矩為：法蘭盤所需厚度為：。3號(hào)螺栓所在法蘭盤區(qū)格為受拉側(cè)受力最大的三邊支承法蘭盤，據(jù)此計(jì)算的法蘭厚度為：（3）加勁肋的確定由受壓區(qū)法蘭盤的分布反力得到剪力為：螺栓拉力所產(chǎn)生的剪力為設(shè)加勁肋的高度和厚度分別為剪應(yīng)力為：設(shè)加勁肋與橫梁的豎向連接焊縫的焊腳尺寸，焊縫計(jì)算長(zhǎng)度，則角焊縫的抗剪強(qiáng)度為：6．柱腳強(qiáng)度驗(yàn)算柱腳計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖6.4所示。圖6.4計(jì)算簡(jiǎn)圖（尺寸單位：mm）a)加勁法蘭盤；b)底座加勁肋（1）受力情況垂直力水平力合成彎矩：扭矩（2）底板法蘭盤受壓區(qū)的長(zhǎng)度偏心距法蘭盤幾何尺寸：基礎(chǔ)采用C20混凝土，地腳螺栓規(guī)格采用8M30，受拉側(cè)3M30地腳螺栓的總有效面積為：根據(jù)下列試算求解：（3）底板法蘭盤下的混凝土最大受壓應(yīng)力（4）地腳螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算受拉側(cè)地腳螺栓的總拉力為：（5）對(duì)水平剪力的校核由柱腳底板法蘭盤和基礎(chǔ)混凝土的摩擦所產(chǎn)生的水平抗剪承載力為：（6）柱腳法蘭盤厚度的驗(yàn)算a.受壓側(cè)對(duì)三邊支承板：查表得：對(duì)兩相鄰邊支承板：查表得：取法蘭盤的厚度為：b.受拉側(cè)滿足要求。7.地腳螺栓支承加勁肋的計(jì)算由底座法蘭盤（混凝土）的分反力得到的剪力為：地腳螺栓支承加勁肋的高度和厚度為：剪應(yīng)力為設(shè)加勁肋與標(biāo)志立柱的豎向連接角焊縫的焊腳尺寸,焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度，則角焊縫的抗剪強(qiáng)度為：8.基礎(chǔ)驗(yàn)算設(shè)基礎(chǔ)由兩層構(gòu)成，上層寬，高，長(zhǎng)，下層寬,高，長(zhǎng),如圖8.4.2-5所示設(shè)基礎(chǔ)混凝土重度，基底容許應(yīng)力100kPa圖6.5基礎(chǔ)示意圖（尺寸單位：mm）（1）基底所受荷載豎向總荷載為：水平荷載由風(fēng)載引起的彎矩為：由永久荷載引起的彎矩（2）基底應(yīng)力驗(yàn)算按軸心受壓計(jì)算的基底平均應(yīng)力為：