单悬臂交通标志牌结构计算书

k5标牌
A类地表 海面、海岸、开阔水面
B类地表 田野、乡村、丛林及低层建筑物稀少地区
C类地表
树木及低层建筑物等密集地区 中高层建筑物稀少地区、平缓的丘陵地
地表粗糙度
k5标牌 1.38
标牌风力中心处的设计基准风速
Vd标牌 k2标牌k5标牌Vz标牌 Vd标牌 61.21
m s
标牌风力中心处的空气重力密度
V10
Z标牌 a 10
标牌的风速高度变化修正系数k2
Vz标牌 44.355
m s
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。
k2标牌 离地高度(m)
0 5 10 15 20 30 40 50
A 0.00 1.08 1.17 1.23 1.28 1.34 1.39 1.42
标志牌的高宽比为：
H标志牌
0.545
W标志牌
k1标牌
高宽比 0 1 2 4 6 10
k1 0.00 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70
H标志牌 W标志牌
k1标牌 0.709 标牌风力中心处的地形系数
k3标牌 1.00
标牌处的设计风速重现期换算系数
k0标牌 1.0 灯冠处的风荷载标准值
一、设计资料
单悬臂式交通标志牌结构设计计算书
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。 标志牌立面图如下图所示：
以下计算过程；均基于以下基本假设：
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；
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；
立柱
0.012017e
0.0001 Z立柱
立柱 0.012
kN
m3
立柱风力中心处的设计基准风压
Wd立柱
立柱Vd立柱2
2g
立柱风力中心处的风载阻力系数k1
Wd立柱 2.046
kN m2
立柱截面为圆形；其迎风面直径为
2立柱
D立柱 1000
立柱的迎风面积为
D立柱 0.754 m
立柱 A立柱 1000 H立柱 风载阻力系数选用的判断式为
横梁截面积为
AL
d横梁
横梁 d横梁
1 103
2
Qdy横梁 13.652 kN
Mdz横梁 45.687 kNm
AL 0.005
m2
横梁截面惯性矩为
IL
1 64
横梁
1000
4
1
1
2d横梁 4
横梁
IL 0.000048
m4
横梁抗弯截面模量为
WL
1 32
Vz立柱
V10
Z立柱
10
a
Vz立柱 41.888
m s
立柱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立柱中心离地高度；按《桥风规》“风速高度变化
修正系数表”来进行直线插值。
k2立柱 离地高度(m)
0 5 10 15 20 30 40 50
A 1.08 1.08 1.17 1.23 1.28 1.34 1.39 1.42
3.立柱基础。假定基础四周的摩擦阻力忽略不计。
本计算书所用设计规范及技术标准
《公路工程技术标准》(JTGB01 2003)
以下简称《公路标准》
《公路桥涵设计通用规范》（JTJD60 2004
以下简称《桥通规》
《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025 86
以下简称《桥钢规》
《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJD62 2004
B 1.00 1.00 1.00 1.07 1.12 1.19 1.25 1.29
C 0.86 0.86 0.86 0.86 0.92 1.00 1.06 1.12
D 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.85 0.85 0.91
Z立柱 地表粗糙度
k2立柱 1
立柱的阵风风速系数k5 结合上述分析的地表粗糙度类别；按《桥风规》判断取值：
竖向荷载标准值分配给单梁
G标志牌 G横梁分担 n横梁
标志牌恒载呈竖向均布于横梁之上；线荷载设计值
G横梁分担 0.715 kN
G横梁分担
qd横梁z1 0G2
l1
横梁自重线荷载设计值
水平荷载
qd横梁z2 0G2横梁恒重增幅
qd横梁z1 0.13
kN m
qd横梁z2 0.461
kN m
kN m
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
3 1 2、横梁在极限状况承载能力验算
qd横梁y2 0.366
kN m
横梁根部由重力引起的剪力为
Qdz横梁 qd横梁z1l1 qd横梁z2 l1 l2
由重力引起的弯矩为
3 1 1、横梁所受荷载计算 竖直荷载 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
总荷载的一半。 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。
横梁受竖直恒载示意图如下：
如图 l1 W标志牌 l2 0.65 m
l3
l1 2
单根横梁所受荷载为：
20 9.2 2.55
25 11.5 2.80
30 13.8 3.00
35 16.1 3.15
40 18.4 3.25
45 20.5 3.35
50 22.4 3.45
基础砼标号
基础轴心抗压强度设计值为： 基础砼弹性模量为： 构件容重参数
fcd 13.8
MPa
Ec 30000 MPa
标志牌单位面积容重： 横梁每延米容重：
横梁
1000
3
1
1
2d横梁 4
横梁
横梁根部合成剪力为
2
Qd合横梁 Qdz横梁2 Qdy横梁2
Fwk标牌 k0标牌k1标牌k3标牌Wd标牌A标志牌
Fwk标牌 26.829 kN
2.2.2、立柱风荷载计算
灯柱风力计算中心高度 H立柱
Z立柱 2
地表粗糙度系数a
Z立柱 4.5
m
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 a 0.12
立柱中心处的设计基本风速
平均最大风速：
V10 46.1
m s
相应的设计基准风压为：
W0 1.3
kN m2
标志牌风力计算中心高度
Z标牌 H牌中心 地表粗糙度系数a
Z标牌 7.25
m
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 a 0.12
标志牌中心处的设计基本风速
Vz标牌
（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
G1 1.0
永久荷载对结构不利分项系数G2 永久荷载计算柱脚螺栓分项系数G3
G2 1.0 G3 0.9
可变荷载分项系数 Q （4）其他参数 空气密度 空气 重力加速度
Q 1.0
空气 1.2258
g 9.81
Ns2m 4
二、荷载的计算
16mm的Q235钢管材；抗拉、抗压与抗弯强度设计值为
抗剪强度设计值为 钢材弹性模量为
fd 215 MPa fv 125 MPa Es 2.1105 MPa
基础混凝土为：C30 基础砼标号 30
fcd Ec
强度等级
15
轴心抗压强度fcd(MPa) 6.9
弹性模量Ec(104MPa) 2.20
以下简称《桥基规》
《道路交通标志和标线》（GB5768 2009
以下简称《交通标志规范》
《 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《指南》
《铝合金结构设计规范》（GB50429 2004
以下简称《铝设规》
(《优质碳素结构钢》（GBT699 1999)）
以下简称《碳素钢》
H1 8.3 m H2 6.2 m
H牌中心
H1
2
H2
（2）构件规格
横梁采用冷轧无缝钢管；外直径
H牌中心 7.25
m
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
Mdy横梁 qd横梁z1l1 l2 l3
1 2
qd横梁z2
l1
l2
2
横梁根部由风载引起的剪力
Qdz横梁 3.55 kN Mdy横梁 11.148kNm
Qdy横梁 qd横梁y1l1 qd横梁y2l2
横梁根部由风载引起的弯矩
Mdz横梁 qd横梁y1l1 l2 l3
1 2
qd横梁y2l22
立柱每延米容重： （3）计算分项系数取值
标志牌
8.037
9.807 1000
标志牌 0.079
kN m2
横梁
7.851d横梁
横梁
d横梁
9.807 106
横梁 0.419
kN m2
立柱
7.851d立柱
立柱
d立柱
9.8 106
立柱 1.396
kN m2
结构重要性系数.0
0 1.0
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
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 kN
2、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
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；
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。
横梁受风载示意图如下：
标志板上风荷载传至横梁上线荷载设计值
qd横梁y1
0Q
Fwk标牌 n横梁l1
横梁自身在法兰盘联结处承受的风荷载设计值
qd横梁y1 2.439
k5立柱
A类地表 海面、海岸、开阔水面
B类地表 田野、乡村、丛林及低层建筑物稀少地区
C类地表
树木及低层建筑物等密集地区 中高层建筑物稀少地区、平缓的丘陵地
地表粗糙度
k5立柱 1.38
立柱风力中心处的设计基准风速
Vd立柱 k2立柱k5立柱Vz立柱
Vd立柱 57.805
m s
立柱风力中心处的空气重力密度
H立柱
D立柱
W0
百度文库 D立柱
k1立柱 0.919
立柱风力中心处的地形系数k3
k3立柱 1.00
立柱的设计风速重现期换算系数
k0立柱 1.0 立柱风力中心的风荷载标准值
Fwk立柱 k0立柱k1立柱k3立柱Wd立柱A立柱
Fwk立柱 6.381 kN
三、构件承载能力与抗变形能力验算
3 1、横梁的验算
B 0.00 1.00 1.00 1.07 1.12 1.19 1.25 1.29
C 0.00 0.86 0.86 0.86 0.92 1.00 1.06 1.12
Z标牌 地表粗糙度
k2标牌 1 标志牌的阵风风速系数k5
结合上述分析的地表粗糙度类别；按《桥风规》判断取值：
D 0.00 0.79 0.79 0.79 0.79 0.85 0.85 0.91
A标志牌 16.5 m2
标志牌横梁个数： n横梁 2 横梁轴心距： a横梁 2.1 m 立柱净高度（立柱自基础顶面起到柱顶高度）：
H立柱 9.0 m
柱顶到最上一层横梁轴心距离： l顶 0.7 m 各层横梁到柱底的轴心高度：
第1层
H1 H立柱 l顶
第2层
H2 H立柱 l顶 a横梁
标志牌风力中心到基础顶面的高度
A立柱 3.393 m2
D立柱 W0 0.86
立柱的高宽比为
H立柱
11.936
D立柱
按《桥风规》“风载阻力系数k1”表来插值
k1立柱
断面形状
桥墩或桥塔的高宽比
1
2
4
6
10
20
40
D√W0≥5.8 0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.6
0.6
D√W0＜5.8 0.7
0.7
0.8
0.8
0.9
1
1.2
标牌
0.012017e
0.0001 Z标牌
标牌 0.012
kN m3
标牌风力中心处的设计基准风压
Wd标牌
标牌Vd标牌2
2g
标牌风力中心处的风载阻力系数k1
Wd标牌 2.293
kN m2
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 t标志牌
0.001
W标志牌 其值远小于0。25；按《桥风规》“风载阻力系数k1”表来插值
《标牌铆钉》（GB827 86
以下简称《铆钉产品规范》
《新编钢结构设计手册》
（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 m
H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
wind 1.0
灯头迎风面积：
A标志牌 W标志牌H标志牌 wind