單懸臂式標(biāo)志版結(jié)構(gòu)設(shè)計計算書

1、單懸臂式標(biāo)志版結(jié)構(gòu)設(shè)計計算書1.項目信息項目名稱錦三路工程名稱單懸臂式結(jié)構(gòu)標(biāo)志類型樁號設(shè)計校對審核日期1 .設(shè)計資料1.1 板面數(shù)據(jù)板面高度：H = 4.20(m)板面寬度：W = 3.30(m)板面單位重量： W = 8.10(kg/m 2)1.2 橫梁數(shù)據(jù)橫梁直徑：D = 0.203(m)橫梁長度：L = 3.976(m)橫梁壁厚：T = 0.006(m)橫梁間距：D1 = 1.200(m)1.3 立柱數(shù)據(jù)立柱直徑：D = 0.377(m)立柱高度：L = 8.250(m)立柱壁厚：T = 0.0090(m)2立柱單位重量：W1 = 81.887(kg/m 2)2荷載計算2.1 永久荷載各

2、計算式中系數(shù)1.1系考慮有關(guān)連接件及加勁肋等的重量而添加。2.1.1 板面重量計算標(biāo)志版單位重量為8.10(kg/m 2)標(biāo)志版重量：G1 = 1210.23(N) = 1.2102(KN)2.1.2 橫梁重量計算G2 = 2505.170(N) = 2.5052(KN)2.1.3 立柱重量計算G3 = 7282.620(N) = 7.2826(KN)2.1.4 計算上部總重量G = G 1 + G2 + G3 = 10998.017(N) = 10.9980(KN)3風(fēng)荷載計算3.1 標(biāo)志板風(fēng)力F1 = .(1PCV2) (WH)/1000 q 4=12.844(KN)3.2 橫梁風(fēng)力12F

3、2 =七 Yq(2pCV)(WH)/1000=0.170(KN)3.3立柱風(fēng)力12F3 =2鋁2PCV2)(WH)/1000=1.922(KN)4橫梁設(shè)計計算說明：由于單根橫梁材料、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的1/2。對單根橫梁所受荷載計算如下:4.1 荷載計算豎直荷載 G4 = Y0 YGG1/ 2 = 0.726(KN)均布荷載 W1 = y0ygG2/H/ 2 = 0.378(KN/m)水平荷載 Fwb = F1/ 2 = 6.422(KN)水平均布荷載 2 = F2/H/ 2 = 0.125(KN/m)4.2 強度驗算計算橫梁跟部由重力引起的剪力Qy1 =

4、 G4+%H = 2.229(KN)計算由重力引起的彎矩M. = GzX(l +K)+ cd.X l 2/2 = 4.677(KN*m) y1 42 311(式中11:橫梁總長，12:懸臂板面外的長度，標(biāo)志板一半長度 計算橫梁跟部由風(fēng)力引起的剪力Qx1 = Fwb + -2Xl2 = 6.507(KN)計算由風(fēng)力引起的彎矩Mx1 = Fwb *(12+13)+ * 122/2 = 14.966(KN*m)4.3 橫梁截面信息橫梁截面積A = 3.713 X 10-3(m2)橫梁截面慣性矩I = 1.803 Xl0-5(m4)橫梁截面模量 W = 1.776 Xl0-4(m3)4.4 計算橫梁根

5、部所受的合成剪力和彎矩合成剪力：Q =(Qx12+Qy12) = 6.878 (KN)合成彎矩：M = (Mx12+My12) = 15.680 (KN*m)4.5 最大正應(yīng)力驗算橫梁根部的最大正應(yīng)力為：M- t(T =w = 88.268 (MPa) < 同=215.000(MPa), 滿足設(shè)計要求橫梁根部的最大剪應(yīng)力為：弋=2QX = 3.705 (MPa) < = 125.000(MPa),滿足設(shè)計要求根據(jù)第四強度理論，近似采用最大值即：戶寸(Tax 2+3 *，max 2) = 88.501 (MPa) < 同=215.000(MPa), 滿足設(shè)計要求4.6 變形驗算

6、計算垂直繞度fy =G4/( Y0YG)X(12+13)2X(3X11-12-13)/(6EI)+ 1/( 丫0 匕)Xl14/(8EI)=0.0041(m)計算水平繞度l2)/(6EI)fx =Fwb x(Y0g)x(l2+l3)2x(3xl1-l2-l3)/(6EI)+ 出2/(七YQ)X123X(311=0.0107(m)計算合成繞度f =fx2+fy2 = 0.011(m)f/L1 = 0.003 < 0.010, 滿足設(shè)計要求。5立柱設(shè)計計算對立柱所受荷載計算如下：5.1 荷載計算垂直荷載：N = Y0gG = 13.198(KN)水平荷載：H =F1+F2+F3 = 14.9

7、35(KN)水平彎矩：Mx =(F1 +F2)(L-H/2)+F 3L/2 = 100.323(KN*m)立柱根部由永久荷載引起的彎矩為：My =My1 x 2 = 9.354(KN*m)合成彎矩：M = -JMx2+My2 = 100.759(KN*m)風(fēng)載引起的合成扭矩：Mt =Mx1 X 2 = 29.933(KN*m)5.2 強度驗算立柱截面信息立柱截面積：A = 10.405 X10-3(m2)立柱截面慣性矩：I = 17.624 X 10-5(m 4)立柱截面模量： W = 9.350 X 10-4(m 3)立柱截面回轉(zhuǎn)半徑模量：R = A = 0.130(m)立柱截面慣性矩模量：

8、卜=2 X I= = 3.52 X10-4(m4)最大正應(yīng)力驗算 N軸向荷載引起的正應(yīng)力：j = -T = 1.268(MPa)c A彎矩引起的正應(yīng)力：% = W = 107.768(MPa)組合應(yīng)力：bMax = %+ow = 109.036(MPa)立柱根部的最大正應(yīng)力為：M，(r=討 =109.036 (MPa) < 同=215.000(MPa), 滿足設(shè)計要求最大剪應(yīng)力驗算t2XH水平荷載引起的男應(yīng)力：.max = -A = 2.871(MPa)MtX小扭矩引起的剪應(yīng)力：胴»=8=16.007(MPa)組合應(yīng)力：,Max = HmaxFmax = 18.878(MPa)

9、立柱根部的最大剪應(yīng)力為:2XH MtXD#“ax = 丁+IS = 18.878 (MPa) < = 125.000(MPa),滿足設(shè)計要求危險點處應(yīng)力驗算 最大正應(yīng)力位置點處，由扭矩產(chǎn)生的剪應(yīng)力亦為最大，即6=Max = 109.036 (MPa) , t=彳Max= 16.007(MPa)根據(jù)第四強度理論的組合應(yīng)力為：Z=，。2+3 X / =112.506 (MPa) < c = 215.000(MPa), 滿足設(shè)計要求5.3 變形驗算由風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值引起的立柱頂部的水平位移:(F1+F2)(L-2)2X(3XL-H)fl3+= 0.033(m)S 依 x 8 x EI(丫0

10、Yq X 6 x E)I33立柱端部的相對水平位移為:fp，一 ,一，- = 0.004 < 1/100,滿足設(shè)計要求立柱頂部扭轉(zhuǎn)角：Mth39=-) = 6.334 X 1 0-3(rad)Y0YQGx Ip標(biāo)志結(jié)構(gòu)最大總水平水平位移：f=fx+fp+ 0 Xl1= 0.069(m)標(biāo)志結(jié)構(gòu)最大相對水平位移為：fp- t =0.008 < 0.017,滿足設(shè)計要求橫梁垂直總位移計算：兩根橫梁間部分由橫梁永久荷載產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角:(丫0心日)=1.320 XI 0-3(rad)Word資料單根橫梁由此引起的垂直位移:=0.005(m)橫梁垂直總位移：fn1=fy+fy' = 0.

11、009(m)6立柱與橫梁的連接計算6.1 螺栓強度驗算6.1.1 螺栓數(shù)據(jù)連接螺栓擬采用 A級 級普通螺栓8 M 24 ,查表得：單個螺栓受拉承載力設(shè)計值Ntb = 59.92 KN ,受剪(單剪)承載力設(shè)計值 N .= 76.91 KN :vb合成剪力Q = 6.878 KN ,合成彎距 =15.680 KN*m :螺栓孔數(shù)目8 :每個螺栓所受的剪力Nv = 0.860 KN ,基準(zhǔn)角度9= 17.35 0 ,螺栓 1 : y1 = 0.088(m)螺栓 2 : y2 = 0.201(m)螺栓 3 : y3 = 0.256(m)螺栓 4 : y4 = 0.220(m)螺栓 5 : y5 =

12、0.115(m)螺栓 6 : y6 = 0.002(m)螺栓 7 : y7 = -0.053(m)螺栓 8 : y8 = -0.017(m)Mby3由各y值可見，y2距旋轉(zhuǎn)軸的距離最遠，其拉力N=2yiMb為各螺栓拉力對旋轉(zhuǎn)軸的力矩之和則Mb=Nyi2 /y3式中 yi2 =y1+y2+ y6 = 0.175為受拉螺栓距旋轉(zhuǎn)軸的距離和以過懸臂法蘭盤圓心，分別與 M方向重合和垂直的兩根直線為 x和y軸,設(shè)受壓區(qū)最大壓應(yīng)力為（7，則受壓區(qū)壓力對旋轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生的力矩 cmax為:McjX2X (0.01 2+y2)0.5 *(y-0.1015)dy c壓應(yīng)力合力絕對值為:Ncb X 2X (0.01 2

13、+y2)0.5 dy c上式中（7c為距x軸和y距離處法蘭受壓區(qū)的壓應(yīng)力,(Tc =(y-0.20/2)/(0.05/2-0.20/2)(Tcmzx根據(jù)法蘭盤的平衡條件:Mb+Mc=MNc= Ni經(jīng)整理:0.686N3 + 5.577 ><(10-4)-cmax = 15680.18733.448N3 -9.851 X(10 3)6cmax解得：N3 = 17.802(KN)%max= 6.232(MP)6.1.2螺栓強度驗算Nv 2 Nmax 2(N-)2+()2 = 0.297 < 1 滿足設(shè)計要求擬定法蘭盤厚度20.0 (mm),則單個螺栓承壓力設(shè)計值為N .Cb192

14、.00(KN)Nv0.86 (KN)< Ncb滿足設(shè)計要求6.2 法蘭盤的確定受壓側(cè)受力最大的法蘭盤區(qū)格為三邊支撐板，其自由邊長:a2 =2X0.31 Xsin(180.0/8) = 0.119 (m)固定邊長b? = 0.099(m)b2a2=0.830(m)查表得：a = 0.099,因止匕,法蘭盤的厚度:M = a cmax a22 = 8.720(kN*m/m)=0.016(m) < 0.020(m),滿足設(shè)計要求。受拉側(cè)法蘭盤的厚度，由下式求得:t =6XN(D+2X L .)f a blXLai=0.0142(m) < 0.020(m),滿足設(shè)計要求6.3 加勁肋

15、確定由受壓區(qū)法蘭盤的分布反力得到的剪力:Vi =0.119 X 0.099 X 6231835.739 X sin(180/N) X 2= 72.820(KN)螺栓拉力所產(chǎn)生的剪力Vi = 17.80(KN)加勁肋高度 Hri = 0.15(m),厚度 Tri = 0.01(m)Vi剪應(yīng)力為 t=(hT-)= 48.55(MPa) < fv = 125.00(MPa), 滿足設(shè)計要求。設(shè)加勁肋與標(biāo)志立柱的豎向連接角焊縫尺寸 Hf = 8.00(mm)焊縫計算長度lw = 240.00(mm)V.角焊縫的抗剪強度i釬(2X0.7Xhelw) = 46.44(MPa) < 160.00

16、(MPa), 滿足設(shè)計要求7柱腳強度驗算7.1 受力情況鉛垂力 G = 丫0 匕G =1.00*0.90*10998.02 = 9.90(kN)水平力 F=14.935(kN)合成彎距 M=100.759(kN)扭距 M=29.933(kN)7.2 底板法蘭盤受壓區(qū)的長度Xn偏心距 e =M =100758.63/9898.22=10.179(m)法蘭盤幾何尺寸：L=0.700(m) ; B=0.700(m) ; Lt =0.075(m) Es基礎(chǔ)米用 C20 碎，n = =206000.00 X 1 06 /25500.00 X 1 068.078地腳螺栓擬采用12 M 30規(guī)格受拉地腳螺栓

17、的總面積：Ae = 4 X 5.6064 = 22.424 -4(m2)受壓區(qū)的長度Xn根據(jù)下式試算求解：Xn3+3 X (e- L) X Xn2-6 X nXAex (e+ L-Lt)(L-Lt-Xn)/B=0 n2 ne 2n式中：e = 10.18(m)L = 0.70(m)B = 0.70(m) n = 8.08Ae = 22.42 X10-4(m2)Lt = 0.07(m)求解該方程，得Xn = 0.160(m)7.3 底板法蘭盤下的混凝土最大受壓應(yīng)力2 X GX (e+L/2-L t)CT = c BXXnX(L-Lt-Xn/3)=3.24(MPa) < B Xfcc = 2

18、6.66(MPa), 滿足設(shè)計要求。7.4 地腳螺栓強度驗算受拉側(cè)地腳螺栓的總拉力GX (e-L/2+X n/3)T =a L-Lt-Xn/3=171.08(KN) < 22.42 X10-4(m2) 乂 140(MPa) = 313.94(KN), 滿足設(shè)計要求。7.5 對水平剪力的校核由法蘭盤和混凝土的摩擦力產(chǎn)生的水平抗翦承載力為：Vfb =0.4 XG+Ta)=72.39(KN) > 14.94(KN), 滿足設(shè)計要求7.6 柱腳法蘭盤厚度的驗算法蘭盤勒板數(shù)目為8受壓側(cè): 對于三邊支承板 自由邊長a2 = 0.2278(m)固定邊長b2 = 0.1615(m)b2a2=0.7

19、089(m)查表得：a = 0.0879,因止匕,M=a xa22 = 14.777(kN*m/m)對于相鄰支承板 自由邊長 a2 = 0.2860(m)固定邊長 b2 = 0.1333(m)b2a2=0.4660(m)查表得：a = 0.0546,因止匕,M=a x %Xa22 = 14.461(kN*m/m)取 Mm1ax = 14.777(kN*m/m)法蘭盤的厚度：=21.055 X10-3(m)< 0.030(m),滿足設(shè)計要求受拉側(cè)法蘭盤的厚度，由下式求得:6 6XNaXLait=A h、=0.0234(m) < 0.030(m),滿足設(shè)計要求Y fb1 x(D+2xL

20、ai)7.7地腳螺栓支撐加勁肋由混凝土的分布反力得到的剪力：Vi =0.275 * 0.160 * 3239416.440 = 142.534(KN)V=A riLric = 142.53(KN) > Ta/4 = 42.77,滿足設(shè)計要求。地腳螺栓支撐加勁肋的高度和厚度為：高度 Hri = 0.250(m),厚度 Tri = 0.015(m)V .i剪應(yīng)力為 t = ttv = 38.01(MPa) < fv = 125.00(MPa),滿足設(shè)計HriTri要求。設(shè)加勁肋與標(biāo)志立柱的豎向連接角焊縫尺寸Hf = 8.00(mm)焊縫計算長度lw = 240.00(mm)VI角焊縫的

21、抗男強度 t= 2x07xh xl = 53.03(MPa) <2 0.7 he A lw160.00(MPa), 滿足設(shè)計要求。8基礎(chǔ)驗算8.1 基底數(shù)據(jù)設(shè)基礎(chǔ)由兩層構(gòu)成 上層寬 WF1 = 1.80m,高 HF1 = 2.30m,長 LF1 = 3.30m,下層寬 WF2 = 2.00m,高 HF2 = 0.20m,長 LF2 = 3.50m,設(shè)基礎(chǔ)的碎單位重量 24.00(KN/M 3)，基底容許應(yīng)力290.00(KPa)8.2 基底荷載計算基底所受的荷載為：豎向總荷載：N = G + , = 372.49(KN)水平荷載 H = 14.94(KN)風(fēng)荷載引起的彎矩:Mx=(Fwb1 +Fwh1 )(h1+Hf1+Hf2)+Fw