交通标志牌结构验算

1、【关键字】设计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/mA2)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。板面重量计算标志版单位重量为 13.26(kg/m2)标志版重量：G1 = 13.26xl6x9.8xl.l(N) = 2.2871(KN)横梁重量计算G2 = 2x45.22x7.8x9.8x1.1(N) = 7.6046(KN)立柱重量计算G3 = 153.86x7.8x9.8x1.1(N) = 12.9372(KN)计算上部总重量G = G1 + G2 + G3

2、= 22.8289(KN)3 风荷载计算3.1 标志版风力Fl = Pz x ys x yz x0x(W x H)= 12.944(KN)3.2 立柱风力F2 =Pz x ys x yz x0x (W x 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 = y0 x yG x G1 / 2 = 1.372(KN)均布荷载 w1 = Y0 x yG x G2 / (2 x 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 x H = 5.935(KN) 计算由重力引起的弯矩My1 = G4 x (12 + 13) + 1 x 112 / 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 X (l2 + l3) = 30.0948(KN*m)4.3

3、 横梁截面信息横梁截面积 A = 5.504 X 10-3 (m2)横梁截面惯性矩 I = 2.72 X 10-5 (m4)横梁截面模量 W = 3.02 X 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：o = M / W = 170.939 (MPa) o = 215.000(MPa),满足设计要 求横梁根部的最大剪应力为：t = 2 X Q / A = 3.846 (MPa) 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= Y0 X yg X G = 18.729(KN) 水平荷载： H= F1+F2+F3 = 17.148(KN)水平弯矩： MX=(F1+F2)X (L-H/2)+F3X L/2 = 123.722(KN*m)X立柱根部由永久荷载引起的弯矩为：MY=2XMyi = 42.054(KN*m)合成弯

4、矩： M=(MX2+MY2)0.5 = 130.674(KN*m)风载引起的合成扭矩：Mt=2 X 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 X 10-3 (m2) 立柱截面惯性矩： I = 9.594 X 10-5 (m4) 立柱截面模量： W = 6.617 X 10-4 (m3) 立柱截面回转半径模量：R = (I/A)0.5 = 0.102(m)立柱截面惯性矩模量： Ip = 2X I = 1.92X 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：。=M/W = 197.496(MPa) w组合应力：。Max =。c+。w = 199.516(MPa)立柱根部的最大正应力为： o = M / W = 197.496 (MPa) o = 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：t Hmax=2 X H/A = 3.70(MPa)扭矩引起的剪应力：t tMax=叫Xd/(2XIp) = 56.428(MPa)组 合 应 力 ：t

5、Max = t Hmax+ t 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 o = o Max = 199.516 (MPa) ，t = t tMax = 56.428(MPa)根据第四强度理论的组合应力为：o 4 = = (o 2+3Xt 2)0.5=207.432 (MPa) 1/100, 不满足设计要求立柱顶部扭转角：0 =MtXh/(Y0 X YqXGI) = 2.79X10-2(rad) 标志结构最大总水平水平位移：f =fx+fp+0X 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 ：vb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 =

6、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Nmax = MbXyl/(yi2) max b=53.289KNQ=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= Y0XY gXG=1.00X0.90X 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=210000.00X 106/28000.00 X 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 =

7、3 X 5.606Xe-4= 16.818X10-4(m2)受压区的长度Xn根据下式试算求解：Xn3 + 3X (e-L/2) XXn2 6 X n X Ae X (e+L/2-Lt) X (L-Lt-Xn) = 0 式中： e = 3.13(m)L = 0.80(m)B = 0.80(m)n = 7.5Ae = 16.82 X 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o = 2 X G X (e + L/2 - Lt) / (B X X X (L - Lt - X /3)ctnt n=5.351(MPa) BXfcc = 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 X (e - L/2 + Xn/3) / (L - Lt - Xn/3) ant n=248.562(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 + yV 232.493(KN) 水平荷载 H = 15.04(KN) 风荷载引起的弯矩：Mx = F1X (h1+Hf1) + F2X (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(畑) 5 = 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)1 ,不满足设计要求8.5 基础倾覆稳定性验算ex

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