新编钢结构设计手册 以下简称铆钉产品规范标牌铆钉（GB82786 以下简称碳素钢优质碳素结构钢（GBT6991999()） 以下简称铝设规铝合金结构设计规范（GB504292004 以下简称指南道路交通标志和标线应用指南（中国标准出版社著） 以下简称交通标志规范道路交通标志和标线（GB57682009 以下简称桥基规公路桥涵地基与基础设计规范（JTJD622004 以下简称桥钢规公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ02586 以下简称桥通规公路桥涵设计通用规范（JTJD602004 以下简称公路标准公路工程技术标准JTGB012003() 本计算书所用设计规范及技术标准 3.立柱基础。假定基础四周的摩擦阻力忽略不计。 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； 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； 以下计算过程；均基于以下基本假设： 标志牌立面图如下图所示： 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。 一、设计资料 单悬臂式交通标志牌结构设计计算书 H26.2m 标志牌风力中心到基础顶面的高度 H牌中心 H1H2 2 H牌中心7.25m （2）构件规格 横梁采用冷轧无缝钢管；外直径横梁273mm壁厚d横梁6.5mm 单根横梁长度：L横梁5.8m 立柱采用冷轧无缝钢管；外直径立柱377mm壁厚d立柱16mm 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 16mm的Q235钢管材；抗拉、抗压与抗弯强度设计值为 fd215MPa 抗剪强度设计值为fv125MPa 钢材弹性模量为Es2.1 105MPa （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5.5mH标志牌3.0m 标志牌厚度： t标志牌0.003m 路灯灯头迎风系数 wind1.0 灯头迎风面积： A标志牌W标志牌H标志牌windA标志牌16.5m2 标志牌横梁个数： H2H立柱l顶a横梁第2层 mH18.3H1H立柱l顶第1层 各层横梁到柱底的轴心高度： ml顶0.7 柱顶到最上一层横梁轴心距离： mH立柱9.0 立柱净高度（立柱自基础顶面起到柱顶高度）： ma横梁2.1 横梁轴心距： n横梁2 结构重要性系数.001.0（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G1G11.0 永久荷载对结构不利分项系数G2G21.0 永久荷载计算柱脚螺栓分项系数G3G30.9 可变荷载分项系数QQ1.0 （4）其他参数 空气密度空气空气1.2258N s2m 4 重力加速度g9.81 二、荷载的计算 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 基础混凝土为：C30 基础砼标号30 fcd Ec 强度等级1520253035404550 轴心抗压强度fcd(MPa)6.99.211.513.816.118.420.522.4 弹性模量Ec(104MPa)2.202.552.803.003.153.253.353.45 基础砼标号 基础轴心抗压强度设计值为：fcd13.8MPa 基础砼弹性模量为：Ec30000MPa 构件容重参数 标志牌单位面积容重：标志牌8.037 9.807 1000 标志牌0.079 kN m2 横梁每延米容重：横梁7.851 d横梁横梁d横梁 9.807 106 横梁0.419 kN m2 立柱每延米容重：立柱7.851 d立柱立柱d立柱 9.8 106 立柱1.396 kN m2 （3）计算分项系数取值 V1046.1 m s 相应的设计基准风压为： W01.3 kN m2 标志牌风力计算中心高度 Z标牌H牌中心Z标牌7.25m 地表粗糙度系数a 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 a0.12 标志牌中心处的设计基本风速 Vz标牌V10 Z标牌 10 a Vz标牌44.355 m s 标牌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。 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1.431kN 横梁恒载：G横梁横梁L横梁n横梁恒重增幅G横梁5.347kN 立柱恒载：G立柱立柱H立柱恒重增幅G立柱13.822kN 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20.599kN 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 平均最大风速： H标志牌 W标志牌 0.545 标志牌的高宽比为： 其值远小于0。25；按桥风规“风载阻力系数k1”表来插值 t标志牌 W标志牌 0.001 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 标牌风力中心处的风载阻力系数k1 kN m2 Wd标牌2.293Wd标牌 标牌Vd标牌2 2 g 标牌风力中心处的设计基准风压 kN m3 标牌0.012标牌0.012017 e 0.0001Z标牌 标牌风力中心处的空气重力密度 m s Vd标牌61.21Vd标牌k2标牌k5标牌Vz标牌 标牌风力中心处的设计基准风速 k5标牌1.38 k5标牌 A类地表 B类地表 田野、乡村、丛林及低层建筑物稀少地区 海面、海岸、开阔水面 C类地表 中高层建筑物稀少地区、平缓的丘陵地 树木及低层建筑物等密集地区 地表粗糙度 结合上述分析的地表粗糙度类别；按桥风规判断取值： 标志牌的阵风风速系数k5 k2标牌1 k2标牌 离地高度(m)ABCD 00.000.000.000.00 51.081.000.860.79 101.171.000.860.79 151.231.070.860.79 201.281.120.920.79 301.341.191.000.85 401.391.251.060.85 501.421.291.120.91 Z标牌地表粗糙度 m s Vz立柱41.888Vz立柱V10 Z立柱 10 a 立柱中心处的设计基本风速 a0.12 a 地表粗糙度 地表粗糙度系数为： 地表粗糙度B 路灯所在地应属于岛中间；属于B类地表。 地表粗糙度系数a mZ立柱4.5Z立柱 H立柱 2 灯柱风力计算中心高度 2.2.2、立柱风荷载计算 kNFwk标牌26.829 Fwk标牌k0标牌k1标牌k3标牌Wd标牌A标志牌 灯冠处的风荷载标准值 k0标牌1.0 标牌处的设计风速重现期换算系数 k3标牌1.00 标牌风力中心处的地形系数 k1标牌0.709 k1标牌 高宽比k1 00.00 11.30 21.40 41.50 61.60 101.70 H标志牌 W标志牌 立柱的迎风面积为 mD立柱0.754D立柱 2 立柱 1000 立柱截面为圆形；其迎风面直径为 立柱风力中心处的风载阻力系数k1 kN m2 Wd立柱2.046Wd立柱 立柱Vd立柱2 2 g 立柱风力中心处的设计基准风压 kN m3 立柱0.012立柱0.012017 e 0.0001Z立柱 立柱风力中心处的空气重力密度 m s Vd立柱57.805Vd立柱k2立柱k5立柱Vz立柱 立柱风力中心处的设计基准风速 k5立柱1.38 k5立柱 A类地表 B类地表 田野、乡村、丛林及低层建筑物稀少地区 海面、海岸、开阔水面 C类地表 中高层建筑物稀少地区、平缓的丘陵地 树木及低层建筑物等密集地区 地表粗糙度 结合上述分析的地表粗糙度类别；按桥风规判断取值： 立柱的阵风风速系数k5 k2立柱1 k2立柱 离地高度(m)ABCD 01.081.000.860.79 51.081.000.860.79 101.171.000.860.79 151.231.070.860.79 201.281.120.920.79 301.341.191.000.85 401.391.251.060.85 501.421.291.120.91 Z立柱地表粗糙度 修正系数表”来进行直线插值。 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 立柱的风速高度变化修正系数k2 kNFwk立柱6.381 Fwk立柱k0立柱k1立柱k3立柱Wd立柱A立柱 立柱风力中心的风荷载标准值 k0立柱1.0 立柱的设计风速重现期换算系数 k3立柱1.00 立柱风力中心处的地形系数k3 k1立柱0.919 k1立柱 1246102040 DW05.80.50.50.50.50.50.60.6 DW05.80.70.70.80.80.911.2 断面形状 桥墩或桥塔的高宽比 D立柱W0 H立柱 D立柱 按桥风规“风载阻力系数k1”表来插值 H立柱 D立柱 11.936 立柱的高宽比为 D立柱W00.86 风载阻力系数选用的判断式为 m2A立柱3.393A立柱 立柱 1000 H立柱 横梁受风载示意图如下： 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； 水平荷载 kN m qd横梁z20.461qd横梁z20G2横梁恒重增幅 横梁自重线荷载设计值 kN m qd横梁z10.13qd横梁z10G2 G横梁分担 l1 标志牌恒载呈竖向均布于横梁之上；线荷载设计值 kNG横梁分担0.715G横梁分担 G标志牌 n横梁 竖向荷载标准值分配给单梁 单根横梁所受荷载为： l3 l1 2 ml20.65l1W标志牌如图 横梁受竖直恒载示意图如下： 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。 总荷载的一半。 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 竖直荷载 311、横梁所受荷载计算 31、横梁的验算 三、构件承载能力与抗变形能力验算 m2AL0.005AL d横梁横梁d横梁 1 103 2 横梁截面积为 kNmMdz横梁45.687Mdz横梁qd横梁y1l1l2l3 1 2 qd横梁y2l22 横梁根部由风载引起的弯矩 kNQdy横梁13.652Qdy横梁qd横梁y1l1qd横梁y2l2 横梁根部由风载引起的剪力 kNmMdy横梁11.148Mdy横梁qd横梁z1l1l2l3 1 2 qd横梁z2l1l2 2 由重力引起的弯矩为 标志板上风荷载传至横梁上线荷载设计值 qd横梁y10Q Fwk标牌 n横梁l1 qd横梁y12.439 kN m 横梁自身在法兰盘联结处承受的风荷载设计值 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y1qd横梁y20.366 kN m 312、横梁在极限状况承载能力验算 横梁根部由重力引起的剪力为 Qdz横梁qd横梁z1l1qd横梁z2l1l2 Qdz横梁3.55kN 横梁max Qd合横梁103 AL 10 6 横梁max2.592MPa 横梁抗剪性能不足横梁maxfvif 横梁抗剪性能满足横梁maxfvif 横梁抗剪性能满足 32、立柱的验算 321、立柱所受荷载计算 立柱根部竖直荷载Nd柱0G2G上部结构Nd柱20.599kN 立柱根部水平荷载Hd柱0QFwk标牌Fwk立柱 Hd柱33.211kN 立柱根部由恒载引起的弯矩为 Mdy立柱Mdy横梁n横梁Mdy立柱22.297kNm 立柱根部由风载引起的弯矩为 Mdx立柱0QFwk标牌Z标牌Fwk立柱Z立柱 Mdx立柱223.228kNm 横梁截面惯性矩为 IL 1 64