交通标志牌结构验算(共7页).doc
精选优质文档-倾情为你奉上 悬臂式标志牌结构设计计算书 1 设计资料1.1 板面数据 板面高度：H = 2.00(m) 板面宽度：W = 8.00(m) 板面单位重量：W1 = 13.26(kg/m2)1.2 横梁数据 边长 :0.18(m) 横梁长度：L = 7.8(m) 横梁壁厚：T = 0.008(m) 横梁间距：D1 = 1.0(m)横梁单位重量：W1 = 45.22(kg/m)1.3 立柱数据 边长: 0.35(m) 立柱高度：L = 7.40(m) 立柱壁厚：T = 0.014(m) 立柱单位重量：W1 = 153.86(kg/m)2 荷载计算2.1 永久荷载 各计算式中系数1.1系考虑有关连接件及加劲肋等的重量而添加。2.1.1 板面重量计算 标志版单位重量为13.26(kg/m2) 标志版重量： G1 = 13.26×16×9.8×1.1(N) = 2.2871(KN)2.1.2 横梁重量计算 G2 = 2×45.22×7.8×9.8×1.1(N) = 7.6046(KN)2.1.3 立柱重量计算 G3 = 153.86×7.8×9.8×1.1(N) = 12.9372(KN)2.1.4 计算上部总重量 G = G1 + G2 + G3 = 22.8289(KN)3 风荷载计算3.1 标志版风力 F1 = z × s × z ×0×(W × H) = 12.944(KN)3.2 立柱风力 F2 =z × s × z ×0× (W × H) = 2.096(KN)4 横梁设计计算 说明：由于单根横梁材料、规格相同，根据基本假设，可认为每根横梁所受的荷载为总荷载的一半。 对单根横梁所受荷载计算如下：4.1 荷载计算 竖直荷载 G4 = 0 × G × G1 / 2 = 1.372(KN) 均布荷载 1 = 0 × G × G2 / (2 × H) = 0.585(KN/m) 水平荷载 Fwb = F1 / 2 =6.472(KN)4.2 强度验算 计算横梁跟部由重力引起的剪力 Qy1 = G4 + 1 × H = 5.935(KN) 计算由重力引起的弯矩 My1 = G4 × (l2 + l3) + 1 × l12 / 2 = 45.393(KN*m) 计算横梁跟部由风力引起的剪力 Qx1 = F1 = 6.472(KN) 计算由风力引起的弯矩 Mx1 = F1 × (l2 + l3) = 30.0948(KN*m)4.3 横梁截面信息 横梁截面积 A = 5.504 × 10-3 (m2) 横梁截面惯性矩 I = 2.72 × 10-5 (m4) 横梁截面模量 W = 3.02 × 10-4(m3)4.4 计算横梁跟部所受的合成剪力和弯矩 合成剪力： Q = (Qx12 + Qy12) 0.5 =8.781 (KN) 合成弯矩： M = (Mx12 + My12) 0.5 = 54.463 (KN*m)4.5 最大正应力验算 横梁根部的最大正应力为： = M / W = 170.939 (MPa) < = 215.000(MPa), 满足设计要求 横梁根部的最大剪应力为： = 2 × Q / A = 3.846 (MPa) < = 125.000(MPa), 满足设计要求4.5 变形验算 计算垂直绕度 fy = G4 / (0 × G) × (l2 + l3)2 × (3 × l1 - l2 - l3) / (6 × E × I) + 1 / (0 × G) × l14 / (8 × E × I) = 0.0518(m) 计算水平绕度 fx = Fwb / (0 × Q) × (l3 + l2)2 × (3 × l1 - l2 - l3) / (6 × E × I) + 2 / (0 × Q) × l23 / (6 × E × I) = 0.0707(m) 计算合成绕度 f = (fx2 + fy2)0.5 = 0.0877(m) f/l1 = 0.0117 > 1/100, 不满足设计要求。5 立柱设计计算 对立柱所受荷载计算如下： 5.1 荷载计算 垂直荷载： N= 0 × G × G = 18.729(KN) 水平荷载： H= F1+F2+F3 = 17.148(KN) 水平弯矩： MX=(F1+F2)×(L-H/2)+F3×L/2 = 123.722(KN*m) 立柱根部由永久荷载引起的弯矩为： MY=2×My1 = 42.054(KN*m) 合成弯矩： M=(MX2+MY2)0.5 = 130.674(KN*m) 风载引起的合成扭矩： Mt=2×Mx1 = 68.964(KN*m) 5.2 强度验算 立柱截面信息 立柱截面积： A = 9.269 × 10-3 (m2) 立柱截面惯性矩： I = 9.594 ×10-5 (m4) 立柱截面模量： W = 6.617 × 10-4 (m3) 立柱截面回转半径模量： R = (I/A)0.5 = 0.102(m) 立柱截面惯性矩模量： Ip = 2×I = 1.92× 10-4(m4) 最大正应力验算 轴向荷载引起的正应力： c=N/A = 2.021(MPa) 弯矩引起的正应力： w= M/W = 197.496(MPa) 组合应力： Max = c+w = 199.516(MPa) 立柱根部的最大正应力为： = M / W = 197.496 (MPa) < = 215.000(MPa), 满足设计要求 最大剪应力验算 水平荷载引起的剪应力： Hmax=2×H/A = 3.70(MPa) 扭矩引起的剪应力： tMax= Mt×/(2×Ip) = 56.428(MPa) 组合应力： Max = Hmax+tmax = 60.128(MPa) < = 125.000(MPa), 满足设计要， 危险点处应力验算 最大正应力位置点处，由扭矩产生的剪应力亦为最大，即 = Max = 199.516 (MPa) ， = tMax = 56.428(MPa) 根据第四强度理论的组合应力为： 4 = = (2+3×2)0.5=207.432 (MPa) < = 215.000(MPa), 满足设计要求 变形验算 由风荷载标准值引起的立柱顶部的水平位移： fp =(F1+F2)×(L-H/2)2×(3×L-H)/(0 × Q×6×E×I)+F3×L3/(0 × Q×8×E×I) = 0.1012(m) 立柱端部的相对水平位移为： fp/L = 0.0127 >1/100, 不满足设计要求 立柱顶部扭转角： =Mt×h/(0 × Q×GIp) = 2.79×10-2(rad) 标志结构最大总水平水平位移： f =fx+fp+×l1 = 0.382(m) 标志结构最大相对水平位移为： fp/L = 0.0477 >1/60, 不满足设计要求6 立柱与横梁的连接计算 6.1 螺栓强度验算 连接螺栓拟采用 高强螺栓 6 M 20 , 查表得： 单个螺栓受拉承载力设计值Ntb = 124 KN , 受剪（单剪）承载力设计值Nvb = 55.8KN ： 合成剪力Q = 9.438 KN , 合成弯距 = 40.388KN*m ： 螺栓孔数目6 ： 每个螺栓所受的剪力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值可见，y1距旋转轴的距离最远，其拉力NmaxMb×y1/(yi2) =53.289KN< Ntb= 124(MPa), 满足设计要求 0.9nf（nP-1.25Nti）=0.9×1×0.4（6×155-1.25×53.289×2+1.25×53.289×2）=338.4KN>Q=9.438KN, 满足设计要求 7 柱脚强度验算 7.1 受力情况 铅垂力 G= 0×G×G=1.00×0.90×15.608 = 14.047(kN) 水平力 F=17.148(kN) 合成弯距 M=130.674(kN) 扭距 M=68.964(kN) 7.2 底板法兰盘受压区的长度 Xn 偏心距 e=M/G=130.674/14.047=9.303(m) 法兰盘几何尺寸：L=0.800(m) ; B=0.800(m) ; Lt=0.120(m) 基础采用C25砼，n=Es/Ec=.00×106/28000.00×106 = 7.5 地脚螺栓拟采用 8 M 30高强螺栓 受拉地脚螺栓的总面积： Ae = 3 × 5.606×e-4= 16.818×10-4(m2) 受压区的长度Xn根据下式试算求解： Xn3 + 3×(e-L/2)×Xn2 6×n×Ae×(e+L/2-Lt)×(L-Lt-Xn) = 0 式中：e = 3.13(m) L = 0.80(m) B = 0.80(m) n = 7.5 Ae = 16.82 × 10-4(m2) Lt = 0.12(m) 求解该方程，得Xn = 0.1227(m) 7.3 底板法兰盘下的混凝土最大受压应力 c = 2 × G × (e + L/2 - Lt) / (B × Xn × (L - Lt - Xn/3) = 5.351(MPa) < ×fcc = 10.02(MPa), 满足设计要求。 7.4 地脚螺栓强度验算 受拉侧地脚螺栓的总拉力 Ta = G × (e - L/2 + Xn/3) / (L - Lt - Xn/3) =248.562(KN) < 3×124(KN) = 372(KN), 满足设计要求。 7.5 对水平剪力的校核 由法兰盘和混凝土的摩擦力产生的水平抗翦承载力为： Vfb = 0.4 × (G + Ta) = 105.04(KN) > 17.148(KN), 满足设计要求。 8 基础验算 8.1 基底数据 宽 WF1 = 1.60m, 高 HF1 = 2.10m, 长 LF1 = 2.60m, 设基础的砼单位重量24.00(KN/M3),基底容许应力290.00(KPa) 8.2 基底荷载计算 基底所受的荷载为： 竖向总荷载： N = G + V = 232.493(KN) 水平荷载 H = 15.04(KN) 风荷载引起的弯矩： Mx = F1×(h1+Hf1) + F2×(h/2+Hf1) = 123.475(KN.m) 永久荷载引起的弯矩 My = 45.393(KN.m) 8.3 基底应力验算 基底应力的最大值为 max = N / A + Mx / Wx + My / Wy = 165.303(kPa) < = 290.00(kPa), 满足设计要求。 基底应力的最小值为 min = N / A - Mx / Wx - My / Wy = -71.733(kPa)<0 , 不满足设计要求。 8.4 基底合力偏心距验算 e0/ = 1 -min/ (N/A) = 2.947 >1 , 不满足设计要求。 8.5 基础倾覆稳定性验算 ex = Mx / N = 0.893 ey = My / N = 0.238 e0 = (ex2+ey2)0.5 = 0.924 抗倾覆稳定系数K0 = y / e0 = 1.3 > 1.2, 满足设计要求。 8.6 基础滑动稳定性验算 Kc = 260.78 ×0.30 / 4.70 = 3.09 > 1.2, 满足设计要求。专心-专注-专业
