声屏障结构抗风压计算书

104国道良渚段（阳光天际）
声屏障结构
设计计算书
淮安跃升环保工程有限公司
2015年4月5日
一、概述
浙江南都置业阳光天际位于杭州市余杭区良渚镇104国道旁。

该路段东向西为上坡，大型重型货车在行驶该路段时，其噪声能达到93-95dB（A）。

虽然路边有一定的乔木绿化，但是目前其吸收、阻挡的声能量十分有限，特别在夜间重型大车较多，噪声很大。

周围小区居民根本无法正常休息。

根据现场勘察、监测，两个设计方案分别是坡基设置 4.5米与13米高度声屏障2种方案，我们对13米高声屏障进行了抗风压验算。

二、声屏障结构设计要点
1.吸隔声屏障高出地面共13米，分两段，上段为10米高的钢结构加吸隔声板，下段为砼结构加砖砌体。

2.声屏障基础沿纵向在距地面10cm处设200mm×200mm防洪洞排水，洞间距为3米。

3.上段钢结构采用热轧H型钢（GB/T11263--1998），HM300×200×8×12。

4.下段砼柱用C25砼，柱截面尺寸为600×800。

5.基础采用条形基础，要求地面耐力大于90Kpa，砼标号C25,钢筋保护层为50，回填土要求夯实，确保有效抗倾覆力的发挥。

6.钢柱与下端砼柱必须有效连接，即保证螺栓的锚固能力，钢柱与预埋件之间焊接可靠。

7.填充墙必须与柱子拉接筋有效连接，拉接筋为2φ6间隔400，
长500。

注：未注单位的数值后，单位为mm。

三、验算过程
1.由于上部结构很轻,此部分竖向力即中视为零,作为有利条件: ΣN=0.
2.风荷载取杭州地区百年一遇值0.5KN/m2或50kg/m2，即q0=50kg/m2，
N Q
M
q
图1 整体受力分析
体型系数为1.3；
高度变化系数为1.17，
则q1=1.3×1.17×0.5=0.76KN/m2=76.05kg/m2，
则q=0.76×2.5=1.9KN/m.
3.立柱底部预埋螺杆抗拉强度验算
图2 立柱受力分析
如图2所示，取风压设计值Wk=0.76KN/m2，转化为线荷载qk=1.9KN/m，按悬臂梁则有：
Mmax=ql2/2=1.9×10.32/2=100.8KN·m，
R拉=Mmax/0.4=252KN，假设由最右边3根M30×1000预埋螺栓承担，则每根受力为84KN。

实际上，中间2根M30也要受力，也即实际受力要比84KN/根要小。

但即使按照84KN/根计，M30×500化学锚栓抗拉、抗剪都在100KN以上，更何况是M30×1000预埋螺杆。

4.H型钢立柱强度验算
H型钢300×200×8×12×12（Q235）：Ix=11400×104mm4，Wx=779×103mm3，
根部：σmax=Mmax/Wx=100.8×103×103/(779×103)=129.4N/mm2≤205N/mm2，满足。

5.抗倾覆验算
Q=q×12=2280=2.28t
K≤1.3K0
W1（自重墙）=0.5×2=1.0t/m
W2（砼墙）=2.5×2.22=5.55t/m
W3（土体自重）=6×2=12t/m
Σw0=18.55t，ΣW=18.55×2.5=46.4t
1.3×倾覆力矩=
2.28×1.3×9=26.7
抗倾覆力矩=46.4×1.5=69.6＞26.7
即声屏障基础稳定性较好。

良渚-探梅里Ⅱ、Ⅲ期施工场地噪声治理工程
一、设计要点
1、良渚-探梅里Ⅱ、Ⅲ期施工场地噪声治理工程的声屏障安装在地表面，设计风荷载的取值不考虑高度变化的影响；初步设计的声屏障总高为6m，长度约300m，结构设计以6m来进行抗风压强度计算。

2、屏障主体支撑结构为钢结构，与混凝土基础之间的结合方式为化学螺栓+连接板
3、所有焊接点加强其防锈防腐处理措施
二、声屏障主结构受力计算
1、设计依据
依据浙江省基本风压分区表，杭州市50年一遇基本风压为0.45KN/m2。

项目所在地所属地面粗糙地类别为B类，高度6m，故μ
z
取值1.00 风荷载体型系数取值+1.30
屏障高度6m，且高宽比约为0.02，故可不考虑风振系数βz，即取βz=1.00
2、风荷载取值
W
=0.45KN/m2 （50年一遇基本风压）
μ
z
=1.00 （风压高度变化系数）
μ
s
=1.30 （风荷载体型系数）
则有 W
k =βz*μ
z
*μ
s
*W
=1.00*1.30*1.00*0.45 =0.585kN/m2
3、单跨构架自重计算
岩棉板：约8kg/m2*10m2=80kg
钢结构：248.1kg+12.56kg=260.66kg
人工草皮：约3kg/m2*10m2=30kg
固定在围墙上的木龙骨及固定在木龙骨上的人工草皮因贡献值极小，不计算在内
单跨构架本体总重：80+260.66+30=370.66kg
单跨构架面密度：370.66kg/15m2=24.7kg/m2=0.247kN/m2
则每沿米线荷载：0.247×6=1.482kN/m
三、计算单元
1、计算简图
声屏障计算单元及模型简图如图1所示：
为了计算方便，对声屏障计算单元进行简化，原有2根125*125*6*8H型钢立柱，计算单根立柱的力学量，若达到要求，则2根桁架连接的立柱必定达到要求。

图1 声屏障计算单元简图
2、所需构件参数
表1 M16*190化学锚栓参数
规格设计拉力破坏拉力
M1628.9kN70.9kN
图2 125*125*6*8H型钢参数
3、抗弯校核
=ql4/8EI
挠度ƒ
A
q——均布可变荷载，取值0.585kN/m2
l——计算跨度，取值6.00m
E——弹性模量，取值172Gpa（172~202）
I——截面惯性矩，取值260.61cm4
=0.21
则挠度ƒ
A
立柱H=6.00m，挠度限值为200，则单根H型钢的挠度满足要求。

4、声屏障固定结构计算
（1）底部螺栓强度校核
要保证屏障立柱与混凝土基础之间的连接有足够的安全度，则要求植筋的锚固长度≥40d，或者抗拔拉力≥40kN。

M16*190化学锚栓的设计拉力为28.9kN，单根H型钢立柱考虑同侧2根锚栓同时工作，则化学锚栓的抗拔拉力为28.9*2=57.8kN＞40kN。

满足要求。