單柱式標(biāo)志版結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、單柱式標(biāo)志版結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書1.項(xiàng)目信息項(xiàng)目名稱工程名稱遠(yuǎn)大路標(biāo)志類型樁 號(hào)設(shè) 計(jì)詹科盟校 對(duì)審 核日 期1.設(shè)計(jì)資料1.1 樁號(hào) 1.2 板面數(shù)據(jù) 1)板1數(shù)據(jù) 版面形狀：矩形, 寬度 W=1.20(m), 高度 H=1.20(m) 2)鋁合金板材料為： 鋁合金板材料為 LF21.3 立柱數(shù)據(jù) 1)立柱外徑 D=180.00(mm) 2)立柱壁厚 T=5.000(mm)2 計(jì)算簡(jiǎn)圖 見Dwg圖紙3 荷載計(jì)算3.1 永久荷載 1)標(biāo)志版重量計(jì)算 此標(biāo)志版用LF2型鋁合金板制作，其重量為8.04 計(jì)算公式 式中：A為各標(biāo)志版的面積 鋁合金板單位面積重量 =8.04 標(biāo)志版1的面積 A1=1.44

2、g=9.8 113.42(N) 2)立柱重量計(jì)算 計(jì)算公式 式中：立柱總長(zhǎng)度 L=5.07(m) 立柱單位長(zhǎng)度重量21.58(kg/m) g=9.8 1071.46(N) 3)上部總重計(jì)算 標(biāo)志上部結(jié)構(gòu)的總重量G按標(biāo)志版和立柱總重量的110.00%計(jì)(考慮有關(guān)連接件及加勁肋等的重量)，則 計(jì)算公式 式中：標(biāo)志版總重量 113.42(N) 立柱總重量 1071.46(N) 相關(guān)系數(shù) K=1.10 1303.37(N)3.2 風(fēng)荷載 1)計(jì)算標(biāo)志版1所受風(fēng)荷載 計(jì)算公式 式中：結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) 1.00 可變荷載分項(xiàng)系數(shù) 1.40 空氣密度 =1.23 風(fēng)力系數(shù) C=1.20 風(fēng)速 V=35.00(

3、m/s) 面積 A=1.44 Fwb1=1.8163(KN) 2)計(jì)算第1段立柱所受風(fēng)荷載 計(jì)算公式 式中：結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) 1.00 可變荷載分項(xiàng)系數(shù) 1.40 空氣密度 =1.23 風(fēng)力系數(shù) C=1.20 風(fēng)速 V=35.00(m/s) 面積 A=0.70 Fwp1=0.5853(KN)4 強(qiáng)度驗(yàn)算4.1 計(jì)算截面數(shù)據(jù) 1)立柱截面面積 A=2.75 2)立柱截面慣性矩 I=10.53 3)立柱截面抗彎模量 W=11.704.2 計(jì)算立柱底部受到的彎矩 計(jì)算公式 式中：Fwi為標(biāo)志版或立柱的所受的風(fēng)荷載 hi為標(biāo)志版或立柱受風(fēng)荷載集中點(diǎn)到立柱底的距離 板面1受風(fēng)荷載 Fwb1=1.82(KN

4、) 板面1受風(fēng)荷載高度 hwb1=4.47(m) 立柱第1段受風(fēng)荷載 Fwp1=0.59(KN) 立柱第1段受風(fēng)荷載高度 hwp1=1.93(m) =9.24(KN*m)4.2 計(jì)算立柱底部受到的剪力 計(jì)算公式 式中：Fwi為標(biāo)志版或立柱的所受的風(fēng)荷載 板面1受風(fēng)荷載 Fwb1=1.82(KN) 立柱第1段受風(fēng)荷載 Fwp1=0.59(KN) =2.40(KN)4.3 最大正應(yīng)力驗(yàn)算 計(jì)算公式 式中：抗彎截面模量 W=11.702 彎矩 M=9.24(KN*m) 79.00(MPa) < 215.00(MPa), 滿足設(shè)計(jì)要求。4.4 最大剪應(yīng)力驗(yàn)算 計(jì)算公式 式中：剪力 F=2.402

5、(KN) 截面積 A=2.75 =1.75(MPa) < = 125.00(MPa), 滿足設(shè)計(jì)要求。4.4 危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)力驗(yàn)算 對(duì)于圓柱形立柱截面，通過圓心與X-X軸成45°的直線與截面中心線的交點(diǎn)處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，正應(yīng)力和剪應(yīng)力均比較大，應(yīng)對(duì)該點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)力狀態(tài)分析。 1)計(jì)算危險(xiǎn)點(diǎn)的位置 x = y = 0.0619(m) 2)計(jì)算危險(xiǎn)點(diǎn)處的正應(yīng)力 計(jì)算公式 式中：彎矩 M=9.245(KN*m) Y = 0.06(m) 慣性矩 I = 10.53 54.31(MPa) 3)計(jì)算危險(xiǎn)點(diǎn)處的剪應(yīng)力 計(jì)算公式 式中：剪力 F=2.402(KN) 靜矩 Sx = 0.05 慣性矩 I

6、= 10.53 立柱壁厚 t = 5.00(mm) 1.23(MPa) 4)根據(jù)形狀改變必能理論(即第四強(qiáng)度理論)進(jìn)行校核 在此應(yīng)力狀態(tài)下，三個(gè)主應(yīng)力分別為： 代入第四強(qiáng)度理論公式，可得到如下強(qiáng)度條件： = 54.35(MPa) < = 215.00(MPa), 滿足設(shè)計(jì)要求。5 變形驗(yàn)算5.1 計(jì)算說明 本標(biāo)志由多塊標(biāo)志版組成，為了簡(jiǎn)化起見，標(biāo)注板及兩塊標(biāo)志版之間所夾立柱所受荷載看作為作用在板面、所夾立柱集合中心的集中荷載，基礎(chǔ)與標(biāo)志板之間的立柱的立柱所受荷載看作均布荷載。 立柱總高度：L = 5.07(m)5.1 計(jì)算標(biāo)志版1所受風(fēng)荷載引起的擾度 計(jì)算公式 式中：集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值 P1

7、 = Fwb1/ = 1.2974(KN) 荷載到立柱根部的距離 h = 4.467(m) f1=0.02134(m)5.2 計(jì)算底部均布荷載產(chǎn)生的擾度 計(jì)算公式 式中：均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 q = Fwb1/ = 0.1081(KN/m) 荷載到立柱根部的距離 h = 3.867(m) f2=1.3925.3 計(jì)算底部均布荷載產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角 計(jì)算公式 式中：均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 q = 0.1081(KN/m) 4.801555.4 計(jì)算柱頂部的總變形擾度 計(jì)算公式 0.0219(m) = 0.0043 < 0.010, 滿足設(shè)計(jì)要求。6 柱腳強(qiáng)度驗(yàn)算6.1 計(jì)算底板法蘭盤受壓區(qū)的長(zhǎng)度Xn 鉛垂力

8、 1.00×0.90×1303.37 = 1.17(kN) 水平力 F=2.40(kN) 由風(fēng)載引起的彎矩 M=9.24(kN) 偏心距 9244.51/1173.03=7.88(m) 法蘭盤幾何尺寸：L=0.40(m) ; B=0.40(m) ; Lt=0.05(m) 基礎(chǔ)采用C30砼，206.00×/(30.00×= 6.867 地腳螺栓擬采用4M16規(guī)格 受拉地腳螺栓的總面積： 2 × 1.57 = 3.13= 3.13 受壓區(qū)的長(zhǎng)度Xn根據(jù)下式試算求解： 式中：e = 7.88 L = 0.40 B = 0.40 n = 6.87 =3

9、.13 = 0.05 求解該方程，得Xn = 0.057 = 2.48(MPa) < ×fcc = 39.16(MPa), 滿足設(shè)計(jì)要求。 受拉側(cè)地腳螺栓的總拉力 = 27.30(KN) < 3.13× 140(MPa) = 43.88(KN), 滿足設(shè)計(jì)要求。 由法蘭盤和混凝土的摩擦力產(chǎn)生的水平抗翦承載力為： = 11.39(KN) > 2.40(KN), 滿足設(shè)計(jì)要求。 法蘭盤勒板數(shù)目為4 受壓側(cè)法蘭盤的支撐條件按照兩相鄰邊支撐板考慮，自由邊長(zhǎng) 0.283(m), 固定邊長(zhǎng)： 固定邊長(zhǎng)0.141(m) 0.500 查表得： = 0.060, 因此， 1

10、1.920(kN*m/m) 法蘭盤的厚度： 18.24(mm) < 20.0(mm), 滿足設(shè)計(jì)要求。 受拉側(cè)法蘭盤的厚度，由下式求得： 17.97(mm) < 20.0(mm), 滿足設(shè)計(jì)要求。 由混凝土的分布反力得到的剪力： 74.50(KN) > /2 = 13.65, 滿足設(shè)計(jì)要求。 地腳螺栓支撐加勁肋的高度和厚度為： 高度 = 0.150(m), 厚度 = 0.015(m) 剪應(yīng)力為 33.11(MPa) < fv = 125.00(MPa), 滿足設(shè)計(jì)要求。 設(shè)加勁肋與標(biāo)志立柱的豎向連接角焊縫尺寸Hf = 5.00(mm) 角焊縫的抗剪強(qiáng)度 76.02(MPa) < 160.00(MPa), 滿足設(shè)計(jì)要求。7 基礎(chǔ)驗(yàn)算 基礎(chǔ)寬 WF = 1.00m, 高 HF = 1.30m, 長(zhǎng) LF = 1.50m, 設(shè)基礎(chǔ)的砼單位重量24.00,基底容許應(yīng)力290.00(KPa) 7.1 基底應(yīng)力驗(yàn)算 基底所受的外荷載為： 豎向總荷載48.10(KN) 彎矩： M = 12.37(KN*M) 基底應(yīng)力的最大值為 65.05(kPa) < = 290.00(kPa), 滿足設(shè)計(jì)要求。 基底應(yīng)力的最小值為 -0.91(kPa) < 0 基底