门架式交通标志结构设计计算书

广东湛江港徐闻港区南山作业区客货滚装码头工程 21.01m 跨门架式交通标志结构设计计算书
1 设计资料
1.1 构件概况 本计算书为广东湛江港徐闻港区南山作业区客货滚装码头工程
21.01m 跨门架式交通标志牌结构设计计算书。 本门架式交通标志牌结构如下图所示：
图 1.1‐1 门架式标志牌立面布置图
标志牌板面尺寸及基础构造平面尺寸如下图所示：
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计采用的作用如下：
表 1.4.2-1 结构设计采用的作用分类表
作用名称
作用分类
结构重力（包括结构附加重力）
土重力（置于土基处）
永久作用
土侧压力（置于土基处）
风荷载 温度（均匀温度和梯度温度）作用
可变作用
1.4.2 作用的组合与荷载（作用）分项系数
依上节作用分类，本结构设计对于承载能力极限状态：按作用基本
P风压标准值
=
1 2
空气Ci V风 2
式中： 空气 ——空气密度（kg/m3），取 1.25（注：《公路桥梁抗风设
湛江港徐闻港区南山作业区 客货滚装码头工程
施工图设计
21.01m跨门架式交通标志 结构设计计算书
中交设计
二〇一九年一月
目录
1 设计资料......................................................................................................1 1.1 构件概况...............................................................................................1 1.2 主要选用规范、标准和参考书籍 .......................................................2 1.3 设计原则与设计假设 ...........................................................................2 1.3.1 设计原则........................................................................................2 1.3.2 设计假设........................................................................................3 1.4 设计参数...............................................................................................3 1.4.1 结构重要性系数 Υ0 .......................................................................3
风荷载作为起控制作用的可变荷载 温度作用的组合值系数ΨC=0.75 1.4.3 风荷载 （1）风压标准值计算 依《公路交通安全设施设计规范》：风荷载标准值根据现行《公路桥 梁抗风设计规范》的规定计算，基本风压重现期采用 50 年。依《公路桥 梁抗风设计规范》，风的静力作用的风荷载可按该规范规定的静阵风荷载 计算。 鉴于交通标志结构起竖高度较低（通常交通标志结构立柱距安装基 准地面高度＜10m，本项目门架结构立柱最高为 8.48m）、结构高度范围内 风速差异变化对结构设计影响很小，同时结构尺寸均较小，故采用《GB 5768-1999<道路交通标志和标线>应用指南》（以下简称“《应用指南》”） 提供的简化算法： 交通标志结构迎风截面上的风压标准值 P 为： 风压标准值
可变作用、风荷载的准永久值系数Ψq1=0.75 可变作用、温度作用（均匀温度）的准永久值系数Ψq2=1.0 另外，规范规定的门架交通标志结构设计采用的作用中并未列及汽
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车荷载，因此按规范不适用正常使用极限状态下的频遇组合。考虑到准 永久组合中、准永久系数对荷载效应的削弱，特按《建筑荷载规范》的 规定进行标准组合作为比对校验。 （3）作用标准组合（建筑荷载规范）下
组合进行设计；对于正常使用极限状态：按作用准永久组合进行设计。
依《公路桥涵设计通用规范》，本项目门架式交通标志结构设计采用
的作用（荷载）分项系数、组合系数为：
（1）作用基本组合下
永久作用、结构重力（包括结构附加重力）的分项系数ΥG1=1.2（注： 对结构的承载能力不利，且由可变作用控制组合）
可变作用、风荷载的分项系数ΥQ1=1.4（风荷载为主导可变作用） 可变作用、温度作用的分项系数ΥQ2=1.4 可变作用、温度作用的结构设计使用年限荷载调整系数ΥL2=1.0 可变作用、温度作用的组合值系数ΨC=0.75 （2）作用准永久组合下
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常使用极限状态分别进行作用组合，并取各自的最不利组合进行设计。 （2）设计交通安全设施结构或构件承载能力极限状态的强度、稳定
性及连接强度时，采用荷载设计值（荷载标准值×荷载分项系数）；设计 正常使用极限状态的变形时，采用荷载标准值。
（3）计算变形时，不考虑螺栓孔引起的截面削弱。 （4）传至基础底面的作用（荷载）采用基本组合、土体自重分项系 数取 1.0、按实际的土体重力密度计算。 1.3.2 设计假设 ① 风载方向：交通标志所受外荷载主要为风荷载，假设仅考虑最不 利受风状况——即风压方向与标志牌板面垂直； ② 立柱基础：交通标志牌的混凝土基础埋置深度较浅，假设基础四 周土的摩阻力和弹性抗力忽略不计； ③ 标志板及相应部件（铝槽、抱箍、扣件等）的恒载与标志牌板面 上所受风荷载由承载部件横梁均匀分担、以线荷载形式分布于横梁上； 同时横梁上受标志牌轮廓阻挡区域不再考虑风荷载。 ④ 门架交通标志承载构造简化成超静定结构，根据资料，假定结构 成型、受到约束时的结构初始温度为 23℃。 1.4 设计参数 1.4.1 结构重要性系数Υ0 依《公路交通安全设施设计规范》3.5.2 条，门架式交通标志的结构 设计安全等级为二级；依《钢结构设计规范》3.1.9 条，结构重要性系数 Υ0=1.0。 1.4.2 设计采用的作用 依《公路交通安全设施设计规范》3.5.1 条，门架式交通标志结构设
1.4.2 设计采用的作用 ............................................................................3 1.4.2 作用的组合与荷载（作用）分项系数 ........................................4 1.4.3 风荷载............................................................................................5 1.4.4 标志牌重力....................................................................................6 1.4.5 温度作用........................................................................................7 1.4.6 其他参数设置................................................................................7 2. 结构模型.....................................................................................................8 2.1 模型建立...............................................................................................8 2.2 作用组合在模型内荷载工况中的设定 ...............................................9 2.2.1 作用基本组合下荷载工况的设定 ................................................9 2.2.2 作用准永久组合下荷载工况的设定 ......................................... 10 2.2.3 作用标准组合（校验用）下荷载工况的设定 ......................... 10 2.3 作用组合的包络 ................................................................................ 12 3 门架上部结构计算结果 ........................................................................... 12 3.1 承载能力极限状态下基本组合计算结果 ........................................ 12
3.1.1 柱底反力..................................................................................... 12 3.1.2 门架上部结构杆件应力 ............................................................. 13 3.2 正常使用极限状态下准永久组合计算结果 .................................... 15 3.2.1 柱顶位移..................................................................................... 15 3.2.1 横梁挠度..................................................................................... 16
单幅标志牌板面
基础平面尺寸
图 1.1‐2 标志牌板面尺寸及基础构造平面尺寸图
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门架立柱、横梁和横梁竖杆材质为 GB/T 700-2006 碳素结构钢规定 Q235 钢、GB/T 8162-2008 结构用无缝钢管，各构件规格为：
立柱：GB/T 8162-2008 Φ377×14 钢管 横梁：GB/T 8162-2008 Φ219×12 钢管 横梁竖杆：GB/T 8162-2008 Φ152×8 钢管 柱下基础材质为 C25 混凝土。 1.2 主要选用规范、标准和参考书籍 《公路工程技术标准》（JTG B01-2003） 《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015） 《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/T D60-01-2004） 《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007） 《公路交通安全设施设计规范》（JTG D81-2017） 《公路交通安全设施设计细则》（JTG/T D81-2017） 《钢结构设计规范》（GB 50017-2017） 《碳素结构钢》（GB/T 700-2006） 《结构用无缝钢管》（GB/T 8162-2008） 《道路交通标志和标线》（GB 5768-2009） 《道路交通标志板及支撑件》（GB/T 23827-2009） 《公路交通安全设施施工技术规范》（JT/G F71-2006） 《GB 5768-1999<道路交通标志和标线>应用指南》 1.3 设计原则与设计假设 1.3.1 设计原则 （1）交通安全设施钢结构设计根据使用过程中可能同时出现的作用， 采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，按承载能力极限状态和正