單懸臂式標志版結構設計計算書劉2強

1、單懸臂式標志版結構設計計算書1.項目信息項目名稱錦三路工程名稱單懸臂式結構標志類型樁 號設 計校 對審 核日 期1.設計資料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： = 8.101.2 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： = 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) 立柱單位重量： = 81.8872 荷載計算2.1 永久荷載 各計算式中系數(shù)

2、1.1系考慮有關連接件及加勁肋等的重量而添加。 2.1.1 板面重量計算 標志版單位重量為8.10 標志版重量： = 1210.23(N) = 1.2102(KN) 2.1.2 橫梁重量計算 = 2505.170(N) = 2.5052(KN) 2.1.3 立柱重量計算 = 7282.620(N) = 7.2826(KN) 2.1.4 計算上部總重量 = 10998.017(N) = 10.9980(KN)3 風荷載計算3.1 標志板風力 = 12.844(KN)3.2 橫梁風力 = 0.170(KN)3.3 立柱風力 = 1.922(KN)4 橫梁設計計算 說明：由于單根橫梁材料、規(guī)格相同，

3、根據(jù)基本假設，可認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 2 = 0.726(KN) 均布荷載 2 = 0.378(KN/m) 水平荷載 2 = 6.422(KN) 水平均布荷載 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 = 2.229(KN) 計算由重力引起的彎矩 = 4.677(KN*m) (式中l(wèi)1:橫梁總長，l2:懸臂板面外的長度，l3:標志板一半長度 計算橫梁跟部由風力引起的剪力 = 6.507(KN) 計算由風力引起的彎矩 = 14.966(KN*m)4.3 橫梁截面信息 橫梁截面積 A =

4、 3.713 × 橫梁截面慣性矩 I = 1.803 × 橫梁截面模量 W = 1.776 ×4.4 計算橫梁根部所受的合成剪力和彎矩 合成剪力：= 6.878 (KN) 合成彎矩： = 15.680 (KN*m)4.5 最大正應力驗算 橫梁根部的最大正應力為： = 88.268 (MPa) < = 215.000(MPa), 滿足設計要求 橫梁根部的最大剪應力為： = 3.705 (MPa) < = 125.000(MPa), 滿足設計要求 根據(jù)第四強度理論，近似采用最大值即： = 88.501 (MPa) < = 215.000(MPa),

5、滿足設計要求4.6 變形驗算 計算垂直繞度 = 0.0041(m) 計算水平繞度 = 0.0107(m) 計算合成繞度 = 0.011(m) f/L1 = 0.003 < 0.010, 滿足設計要求。5 立柱設計計算 對立柱所受荷載計算如下：5.1 荷載計算 垂直荷載： = 13.198(KN) 水平荷載： = 14.935(KN) 水平彎矩： = 100.323(KN*m) 立柱根部由永久荷載引起的彎矩為： 2 = 9.354(KN*m) 合成彎矩： = 100.759(KN*m) 風載引起的合成扭矩：2 = 29.933(KN*m)5.2 強度驗算 立柱截面信息 立柱截面積： A =

6、 10.405 立柱截面慣性矩： I = 17.624 立柱截面模量： W = 9.350 立柱截面回轉半徑模量： = 0.130(m) 立柱截面慣性矩模量： = 3.52 最大正應力驗算 軸向荷載引起的正應力： = 1.268(MPa) 彎矩引起的正應力： = 107.768(MPa) 組合應力： = 109.036(MPa) 立柱根部的最大正應力為： = 109.036 (MPa) < = 215.000(MPa), 滿足設計要求 最大剪應力驗算 水平荷載引起的剪應力： = 2.871(MPa) 扭矩引起的剪應力： = 16.007(MPa) 組合應力： = 18.878(MPa)

7、立柱根部的最大剪應力為： = 18.878 (MPa) < = 125.000(MPa), 滿足設計要求 危險點處應力驗算 最大正應力位置點處，由扭矩產生的剪應力亦為最大，即 = 109.036 (MPa) ， = 16.007(MPa) 根據(jù)第四強度理論的組合應力為： =112.506 (MPa) < = 215.000(MPa), 滿足設計要求5.3 變形驗算 由風荷載標準值引起的立柱頂部的水平位移： = 0.033(m) 立柱端部的相對水平位移為： = 0.004 < 1/100, 滿足設計要求 立柱頂部扭轉角： = 6.334 標志結構最大總水平水平位移： = 0.0

8、69(m) 標志結構最大相對水平位移為： = 0.008 < 0.017, 滿足設計要求 橫梁垂直總位移計算： 兩根橫梁間部分由橫梁永久荷載產生的轉角： = 1.320 單根橫梁由此引起的垂直位移： = 0.005(m) 橫梁垂直總位移： = 0.009(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計值 = 59.92 KN , 受剪（單剪）承載力設計值 = 76.91 KN ： 合成剪力Q = 6.878 KN , 合成彎距 = 15.680 KN*m ： 螺栓孔數(shù)目8 ： 每

9、個螺栓所受的剪力 = 0.860 KN , 基準角度 = 17.35° , 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 = 0.115(m) 螺栓 6 : y6 = 0.002(m) 螺栓 7 : y7 = -0.053(m) 螺栓 8 : y8 = -0.017(m) 由各y值可見，y2距旋轉軸的距離最遠，其拉力 為各螺栓拉力對旋轉軸的力矩之和 則/y3 式中y1+y2+···y6 = 0.175為受拉螺栓距旋

10、轉軸的距離和 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， 設受壓區(qū)最大壓應力為，則受壓區(qū)壓力對旋轉軸產生的力矩為： (0.01*(y-0.1015)dy 壓應力合力絕對值為： (0.01 上式中為距x軸和y距離處法蘭受壓區(qū)的壓應力， =(y-0.20/2)/(0.05/2-0.20/2) 根據(jù)法蘭盤的平衡條件： 經整理： 0.686N3 + 5.577= 15680.187 3.448N3 -9.851 = 0 解得： N3 = 17.802(KN) = 6.232(MP) 6.1.2 螺栓強度驗算 = 0.297 < 1 滿足設計要求 擬定法蘭盤厚度 20.0 (

11、mm)，則單個螺栓承壓力設計值為 192.00(KN) = 0.86 (KN)< 滿足設計要求6.2 法蘭盤的確定 受壓側受力最大的法蘭盤區(qū)格為三邊支撐板，其自由邊長： 2×0.31×sin(180.0/8) = 0.119 (m) 固定邊長 = 0.099(m) = 0.830(m) 查表得： = 0.099, 因此， = 8.720(kN*m/m) 法蘭盤的厚度： = 0.016(m) < 0.020(m), 滿足設計要求。 受拉側法蘭盤的厚度，由下式求得： = 0.0142(m) < 0.020(m), 滿足設計要求。6.3 加勁肋確定 由受壓區(qū)法蘭

12、盤的分布反力得到的剪力： =0.119 × 0.099 × 6231835.739 × sin(180/N) × 2= 72.820(KN) 螺栓拉力所產生的剪力 = 17.80(KN) 加勁肋高度 = 0.15(m), 厚度 = 0.01(m) 剪應力為 = 48.55(MPa) < = 125.00(MPa), 滿足設計要求。 設加勁肋與標志立柱的豎向連接角焊縫尺寸 = 8.00(mm) 焊縫計算長度 = 240.00(mm) 角焊縫的抗剪強度 = 46.44(MPa) < 160.00(MPa), 滿足設計要求。7 柱腳強度驗算7.1

13、受力情況 鉛垂力 =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 =100758.63/9898.22=10.179(m) 法蘭盤幾何尺寸：L=0.700(m) ; B=0.700(m) ; =0.075(m) 基礎采用C20砼，=206000.00/25500.00 = 8.078 地腳螺栓擬采用 12 M 30規(guī)格 受拉地腳螺栓的總面積： = 4 × 5.606 = 22.424 受壓區(qū)的長度Xn根據(jù)下式試算求解： 式中

14、：e = 10.18(m) L = 0.70(m) B = 0.70(m) n = 8.08 = 22.42 = 0.07(m) 求解該方程，得 = 0.160(m)7.3 底板法蘭盤下的混凝土最大受壓應力 = 3.24(MPa) < = 26.66(MPa), 滿足設計要求。7.4 地腳螺栓強度驗算 受拉側地腳螺栓的總拉力 = 171.08(KN) < 22.42 × 140(MPa) = 313.94(KN), 滿足設計要求。7.5 對水平剪力的校核 由法蘭盤和混凝土的摩擦力產生的水平抗翦承載力為： = 72.39(KN) > 14.94(KN), 滿足設計要求

15、。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： 對于三邊支承板 自由邊長 = 0.2278(m) 固定邊長 = 0.1615(m) = 0.7089(m) 查表得： = 0.0879, 因此， = 14.777(kN*m/m) 對于相鄰支承板 自由邊長 = 0.2860(m) 固定邊長 = 0.1333(m) = 0.4660(m) 查表得： = 0.0546, 因此， = 14.461(kN*m/m) 取 = 14.777(kN*m/m) 法蘭盤的厚度： = 21.055 < 0.030(m), 滿足設計要求。 受拉側法蘭盤的厚度，由下式求得： = 0.0234(m) &

16、lt; 0.030(m), 滿足設計要求。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： =0.275 * 0.160 * 3239416.440 = 142.534(KN) = 142.53(KN) > /4 = 42.77, 滿足設計要求。 地腳螺栓支撐加勁肋的高度和厚度為： 高度 = 0.250(m), 厚度 = 0.015(m) 剪應力為 = 38.01(MPa) < fv = 125.00(MPa), 滿足設計要求。 設加勁肋與標志立柱的豎向連接角焊縫尺寸 = 8.00(mm) 焊縫計算長度 = 240.00(mm) 角焊縫的抗剪強度 = 53.03(MPa)

17、 < 160.00(MPa), 滿足設計要求。8 基礎驗算8.1 基底數(shù)據(jù) 設基礎由兩層構成 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, 設基礎的砼單位重量24.00,基底容許應力290.00(KPa) 8.2 基底荷載計算 基底所受的荷載為： 豎向總荷載： = 372.49(KN) 水平荷載 H = 14.94(KN) 風荷載引起的彎矩： = 133.22(KN.m) 永久荷載引起的彎矩 = 9.35(KN.m) 風載引起的扭矩 = 29.93(KN.m)8.3 基底應力驗算 基底應力的最大值為 = 89.85(kPa) < = 290.00(kPa), 滿足設計要求。 基底應力的最小值為 = 16.58(kPa) > 0 , 滿足設計要求。8.4 基底合力偏心距驗算 = 0.6885 < 1 , 滿足設計要求。8.5 基礎傾覆穩(wěn)定性驗算 = 0.358 = 0.025 = 0.359 抗傾覆穩(wěn)定系數(shù) = 4.893 > 1.2, 滿足設計要求。8.6 基礎滑動穩(wěn)定性驗算 設基礎底面與地基土之間的摩擦系數(shù)為0.30, 則基礎抗滑動穩(wěn)定系數(shù)為： = 372.49 *