交通标志 结构设计

悬臂式标志的结构设计计算

1.计算简图如下图所示

2.荷载计算 (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力而添加的。 标志板单位面积质量为8.037kg/m 2,其重力为： G 1=4.4⨯2.4⨯8.037⨯9.8⨯1.1=0.9149(kN)

横梁拟采用0.62032⨯Φ钢管，单位面积质量为29.15kg/m 2,其总重力为: G 2=2⨯29.15⨯5.076⨯9.8⨯1.1=3.1901(kN)

立柱拟采用0.9377⨯Φ钢管，单位面积质量为81.68kg/m 2,其总重为: G 3=81.68⨯7.9⨯9.8⨯1.1=6.956(kN) 标志上部结构的总重力为:

G=G 1+G 2+G 3=0.9149+3.1901+6.956=11.061(kN)

有关系数将视永久荷载效应对结构构件或连接的承重能力是否有利而选取。 (2)风荷载 标志板：

211101

()()/1000

2

1.0 1.4[(0.5 1.2258 1.240^2)(4.4

2.4)]/100017.397()wb Q b h F CV W W KN γγρ=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯= 横梁：

2101

()()/1000

211.0 1.4( 1.22580.840^2)(0.6760.2032)/100020.301()Q WH B hni F CV W H KN γγρ=⨯⎡⎤

=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⎢⎥⎣⎦

=∑

立柱：

21101

[()()/1000

2

1.0 1.4[(0.5 1.22580.840^2)(7.90.377)]/10003.271()WP Q p P F CV W H KN γγρ=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=

3．横梁的设计计算

由于两根横梁材料，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之半，其受力如图6.2。

图6.2 横梁受力图（尺寸单位：mm ）

单根横梁所承受荷载为：

()()

1402100.9151.0 1.20.54922

3.190

/ 1.0 1.2/5.0760.377/22

G

G h G G kN G w H kN m γγγγ==⨯⨯===⨯⨯=

水平荷载：

()()()()121117.39738.69922/20.301/20.6760.223/wb wb wh hn F F kN w F H kN m =

===⨯=⨯=

（1）强度验算：

横梁根部由重力引起的剪力为：

()1410.5490.377 5.076 2.463y h Q G w H kN =+=+⨯=

由重力引起的弯矩为：

()()()221114230.377

0.5490.676 2.2 5.076 6.43622

y w l M G l l kN m =++=⨯++⨯=⋅

横梁根部由风引起的剪力为：

()1228.6990.2230.6768.850x wb Q F w l kN =+=+⨯=

由风荷载引起的弯矩为：

()()()2

2

221230.2230.6768.6990.676 2.225.06922

x wb w l M F l l kN m ⨯=++=⨯++=⋅

横梁规格为203 6.0φ⨯，截面积为A=323.71310m -⨯，截面惯性矩为541.80310I m -=⨯，抗弯截面模量为431.77610W m -=⨯

横梁根部所受的合成剪力为：

()9.186Q kN ==

合成弯矩为：

()25.882M kN m ==⋅

a.最大正应力验算

横梁根部的最大正应力为：

()()

3

22max 4

25.88210145.7/ 1.15215247/1.77610

M N mm f N mm W σγ-⨯===<⋅=⨯=⨯ b.最大剪应力验算

()()

3

22max 3

9.1861022 4.948/125/3.71310

v Q N mm f N mm A τ-⨯=⨯=⨯=<=⨯ c.危险点应力验算 略。

（2）变形验算

()()

()()()()()

()()2

4

40231011232

395

34

95

//3680.549/1.0 1.2100.676 2.23 5.0760.676 2.2620610 1.803100.377/1.0 1.210 5.0760.0091820610 1.80310

G G y G l l w l f l l l EI

EI

m γγγγ--+=--+

⨯⨯⨯+⨯⨯--=

+⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯

水平挠度为：

()()

()()()

()()()

()()

()

2

2

0232022121232

395

3395

//33668.699/1.0 1.4100.676 2.23 5.0760.676 2.2620610 1.803100.223/1.0 1.4100.6763 5.0760.676620610 1.803100.0285wb Q Q x F l l w l l l l f l l l EI

EI

m γγγγ--+-=--+

⨯⨯⨯+⨯⨯--=

+⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=

合成挠度为：

()

10.02990.02991

0.005895.07675

f m f l =

===<=0.01333,满足要求. 4.立柱的设计计算

立柱所受荷载为：

垂直荷载 ()0 1.0 1.211.06113.273kN G N G γγ==⨯⨯=

水平荷载 ()11117.3970.301 3.27120.969wb wh wp H F F F kN =++=++= 立柱根部由永久荷载引起的弯矩为：

()122 6.43612.872y y M M kN m ==⨯=⋅

由风荷载引起的弯矩为：

()()()

1111/2

17.3970.301 6.65 3.2717.9/2130.612x wb wh wp M F F h F h kN m =++⨯=+⨯+⨯=⋅

合成弯矩

()131.245M kN m ==⋅ 由风荷载引起的扭矩为：

()2225.06950.138t xl M M kN m ==⨯=⋅

立柱规格为3779.0φ⨯，截面积为A=105002mm ，截面惯性矩为841.76210I mm =⨯，

抗弯截面模量为539.35010W mm =⨯

，截面回旋半径130i mm =

=,极惯性矩为：