单悬臂交通标志牌结构计算书

《新编钢结构设计手册》以下简称《铆钉产品规范》《标牌铆钉》（GB82786以下简称《碳素钢》《优质碳素结构钢》（GBT6991999()）以下简称《铝设规》《铝合金结构设计规范》（GB504292004以下简称《指南》《道路交通标志和标线应用指南》（中国标准出版社著）以下简称《交通标志规范》《道路交通标志和标线》（GB57682009以下简称《桥基规》《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJD622004以下简称《桥钢规》《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ02586以下简称《桥通规》《公路桥涵设计通用规范》（JTJD602004以下简称《公路标准》《公路工程技术标准》JTGB012003()本计算书所用设计规范及技术标准3.立柱基础。假定基础四周的摩擦阻力忽略不计。2.悬臂式标志牌；当横梁多于一根时；假设风载由各横梁平均承担；1.风载方向。考虑最不利受风状况；即风载方向与标志牌平面垂直；以下计算过程；均基于以下基本假设：标志牌立面图如下图所示：本计算书为福建省平潭综合实验区坛西大道南段工程单悬臂式交通标志牌结构设计计算书。一、设计资料单悬臂式交通标志牌结构设计计算书H26.2m标志牌风力中心到基础顶面的高度H牌中心H1H22H牌中心7.25m（2）构件规格横梁采用冷轧无缝钢管；外直径横梁273mm壁厚d横梁6.5mm单根横梁长度：L横梁5.8m立柱采用冷轧无缝钢管；外直径立柱377mm壁厚d立柱16mm横梁与立柱的钢材品种为A3钢；即Q235钢。查询《建钢规》表；壁厚小于16mm的Q235钢管材；抗拉、抗压与抗弯强度设计值为fd215MPa抗剪强度设计值为fv125MPa钢材弹性模量为Es2.1105MPa（1）标志牌结构几何尺寸标志牌面尺寸（宽x高单位m）：W标志牌5.5mH标志牌3.0m标志牌厚度：t标志牌0.003m路灯灯头迎风系数wind1.0灯头迎风面积：A标志牌W标志牌H标志牌windA标志牌16.5m2标志牌横梁个数：H2H立柱l顶a横梁第2层mH18.3H1H立柱l顶第1层各层横梁到柱底的轴心高度：ml顶0.7柱顶到最上一层横梁轴心距离：mH立柱9.0立柱净高度（立柱自基础顶面起到柱顶高度）：ma横梁2.1横梁轴心距：n横梁2结构重要性系数.001.0（交通标志结构安全等级按二级考虑）永久荷载对结构有利分项系数G1G11.0永久荷载对结构不利分项系数G2G21.0永久荷载计算柱脚螺栓分项系数G3G30.9可变荷载分项系数QQ1.0（4）其他参数空气密度空气空气1.2258Ns2m4重力加速度g9.81二、荷载的计算1、永久荷载因为实际构造中；交通标志牌的构件联接常采用法兰盘螺栓联接；而且法兰盘的局部采用加劲肋构造处理。因此；计算永久荷载时标志牌构件恒载考虑增幅系数基础混凝土为：C30基础砼标号30fcdEc强度等级1520253035404550轴心抗压强度fcd(MPa)6.99.211.513.816.118.420.522.4弹性模量Ec(104MPa)2.202.552.803.003.153.253.353.45基础砼标号基础轴心抗压强度设计值为：fcd13.8MPa基础砼弹性模量为：Ec30000MPa构件容重参数标志牌单位面积容重：标志牌8.0379.8071000标志牌0.079kNm2横梁每延米容重：横梁7.851d横梁横梁d横梁9.807106横梁0.419kNm2立柱每延米容重：立柱7.851d立柱立柱d立柱9.8106立柱1.396kNm2（3）计算分项系数取值V1046.1ms相应的设计基准风压为：W01.3kNm2标志牌风力计算中心高度Z标牌H牌中心Z标牌7.25m地表粗糙度系数a路灯所在地应属于岛中间；属于B类地表。地表粗糙度B地表粗糙度系数为：a地表粗糙度a0.12标志牌中心处的设计基本风速Vz标牌V10Z标牌10aVz标牌44.355ms标牌的风速高度变化修正系数k2结合上述分析的地表粗糙度类别和标志牌中心离地高度；按《桥风规》“风速高度变化修正系数表”来进行直线插值。恒重增幅1.1标志板恒载：G标志牌标志牌W标志牌H标志牌恒重增幅G标志牌1.431kN横梁恒载：G横梁横梁L横梁n横梁恒重增幅G横梁5.347kN立柱恒载：G立柱立柱H立柱恒重增幅G立柱13.822kN上部结构总恒载：G上部结构G标志牌G横梁G立柱G上部结构20.599kN2、风荷载2.1、依照《桥通规》与《桥风规》有关公式计算2.1.1标志牌所受风力荷载桥梁所在地区的设计基准风速；依《桥通规》附录查得；平潭地区重现期为50年10min平均最大风速：H标志牌W标志牌0.545标志牌的高宽比为：其值远小于0。25；按《桥风规》“风载阻力系数k1”表来插值t标志牌W标志牌0.001标志牌厚度与最大受风宽度（即标志牌与风向垂直时）之比为标牌风力中心处的风载阻力系数k1kNm2Wd标牌2.293Wd标牌标牌Vd标牌22g标牌风力中心处的设计基准风压kNm3标牌0.012标牌0.012017e0.0001Z标牌标牌风力中心处的空气重力密度msVd标牌61.21Vd标牌k2标牌k5标牌Vz标牌标牌风力中心处的设计基准风速k5标牌1.38k5标牌A类地表B类地表田野、乡村、丛林及低层建筑物稀少地区海面、海岸、开阔水面C类地表中高层建筑物稀少地区、平缓的丘陵地树木及低层建筑物等密集地区地表粗糙度结合上述分析的地表粗糙度类别；按《桥风规》判断取值：标志牌的阵风风速系数k5k2标牌1k2标牌离地高度(m)ABCD00.000.000.000.0051.081.000.860.79101.171.000.860.79151.231.070.860.79201.281.120.920.79301.341.191.000.85401.391.251.060.85501.421.291.120.91Z标牌地表粗糙度msVz立柱41.888Vz立柱V10Z立柱10a立柱中心处的设计基本风速a0.12a地表粗糙度地表粗糙度系数为：地表粗糙度B路灯所在地应属于岛中间；属于B类地表。地表粗糙度系数amZ立柱4.5Z立柱H立柱2灯柱风力计算中心高度2.2.2、立柱风荷载计算kNFwk标牌26.829Fwk标牌k0标牌k1标牌k3标牌Wd标牌A标志牌灯冠处的风荷载标准值k0标牌1.0标牌处的设计风速重现期换算系数k3标牌1.00标牌风力中心处的地形系数k1标牌0.709k1标牌高宽比k100.0011.3021.4041.5061.60101.70H标志牌W标志牌立柱的迎风面积为mD立柱0.754D立柱2立柱1000立柱截面为圆形；其迎风面直径为立柱风力中心处的风载阻力系数k1kNm2Wd立柱2.046Wd立柱立柱Vd立柱22g立柱风力中心处的设计基准风压kNm3立柱0.012立柱0.012017e0.0001Z立柱立柱风力中心处的空气重力密度msVd立柱57.805Vd立柱k2立柱k5立柱Vz立柱立柱风力中心处的设计基准风速k5立柱1.38k5立柱A类地表B类地表田野、乡村、丛林及低层建筑物稀少地区海面、海岸、开阔水面C类地表中高层建筑物稀少地区、平缓的丘陵地树木及低层建筑物等密集地区地表粗糙度结合上述分析的地表粗糙度类别；按《桥风规》判断取值：立柱的阵风风速系数k5k2立柱1k2立柱离地高度(m)ABCD01.081.000.860.7951.081.000.860.79101.171.000.860.79151.231.070.860.79201.281.120.920.79301.341.191.000.85401.391.251.060.85501.421.291.120.91Z立柱地表粗糙度修正系数表”来进行直线插值。结合上述分析的地表粗糙度类别和立柱中心离地高度；按《桥风规》“风速高度变化立柱的风速高度变化修正系数k2kNFwk立柱6.381Fwk立柱k0立柱k1立柱k3立柱Wd立柱A立柱立柱风力中心的风荷载标准值k0立柱1.0立柱的设计风速重现期换算系数k3立柱1.00立柱风力中心处的地形系数k3k1立柱0.919k1立柱1246102040D√W0≥5.80.50.50.50.50.50.60.6D√W0＜5.80.70.70.80.80.911.2断面形状桥墩或桥塔的高宽比D立柱W0H立柱D立柱按《桥风规》“风载阻力系数k1”表来插值H立柱D立柱11.936立柱的高宽比为D立柱W00.86风载阻力系数选用的判断式为m2A立柱3.393A立柱立柱1000H立柱横梁受风载示意图如下：可以认为每根横梁所受的荷载为总荷载的一半；并经抱箍均匀分配至横梁上。横梁所受水平荷载主要是通过抱箍传递来自标志板上所受的风荷载；根据基本假设2；水平荷载kNmqd横梁z20.461qd横梁z20G2横梁恒重增幅横梁自重线荷载设计值kNmqd横梁z10.13qd横梁z10G2G横梁分担l1标志牌恒载呈竖向均布于横梁之上；线荷载设计值kNG横梁分担0.715G横梁分担G标志牌n横梁竖向荷载标准值分配给单梁单根横梁所受荷载为：l3l12ml20.65l1W标志牌如图横梁受竖直恒载示意图如下：每根横梁与标志牌用若干道间距400mm的抱箍联系；分布均匀；可以等效为均布线荷载。总荷载的一半。由于两根横梁材料、规格一样；根据基本假设2；可以认为每根横梁所受的荷载为竖直荷载311、横梁所受荷载计算31、横梁的验算三、构件承载能力与抗变形能力验算m2AL0.005ALd横梁横梁d横梁11032横梁截面积为kNmMdz横梁45.687Mdz横梁qd横梁y1l1l2l312qd横梁y2l22横梁根部由风载引起的弯矩kNQdy横梁13.652Qdy横梁qd横梁y1l1qd横梁y2l2横梁根部由风载引起的剪力kNmMdy横梁11.148Mdy横梁qd横梁z1l1l2l312qd横梁z2l1l22由重力引起的弯矩为标志板上风荷载传至横梁上线荷载设计值qd横梁y10QFwk标牌n横梁l1qd横梁y12.439kNm横梁自身在法兰盘联结处承受的风荷载设计值简化计算为按标志牌传递至横梁上线荷载的一定比例折减值比例系数法兰折减0.15qd横梁y2法兰折减qd横梁y1qd横梁y20.366kNm312、横梁在极限状况承载能力验算横梁根部由重力引起的剪力为Qdz横梁qd横梁z1l1qd横梁z2l1l2Qdz横梁3.55kN横梁maxQd合横梁103AL106横梁max2.592MPa横梁抗剪性能不足横梁maxfvif横梁抗剪性能满足横梁maxfvif横梁抗剪性能满足32、立柱的验算321、立柱所受荷载计算立柱根部竖直荷载Nd柱0G2G上部结构Nd柱20.599kN立柱根部水平荷载Hd柱0QFwk标牌Fwk立柱Hd柱33.211kN立柱根部由恒载引起的弯矩为Mdy立柱Mdy横梁n横梁Mdy立柱22.297kNm立柱根部由风载引起的弯矩为Mdx立柱0