SAP2000路牌倾覆原因分析及建模(3)
1.4有限元简介
有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）是一种利用数学近似方法对真实的物理系统包括几何和载荷工况进行模拟的分析方法。它还可以利用一些简单的而又互相作用的元素，即所说的单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。
1.5选题的意义及背景
根据调查和检测结果对东门路牌进行荷载分析及其有限元建模分析。验证该路牌在一般强风荷载作用下是否安全，从而找出东门路路牌倾覆破坏的真正原因，为同类其它工程提供依据，希望对后续路牌设计及管理工作有所裨益，并能给予实际工程一定的指导，从而提高路牌的使用效用，提高该类工程的可靠性和经济性。同时为人们的出行提供便利，让出门旅行的人们能够顺利的找到方向，不至于迷失在野外，发生安全事故。如今，越来越多的人们都开始热爱上了旅游，然而人们旅游的地方大多数都是自己没去过的胜地，所以第一次到达一个陌生的地方，路牌的作用是相当重要的，可以让游客们更轻松的找到自己想要去的旅游景点。也许会有地图，但毕竟没有路牌来的直接方便。所以
基本上在旅游景点等地区路牌是无所不在的。它所具有的作用也是显而易见的，一旦路牌发生倾覆，很多时候游客因为找不到路牌而迷失方向。
2 荷载计算
2.1 工程背景
该路牌位于上海应用技术大学东校门学院路与北辰东路之间，地理位置处于城市郊区，可以按B类地形来计算。根据现场测量得出的数据如下：
壁厚度：0.9-1.0 mm；牌子长宽厚分别为 135cm，39.7cm，3.1cm；杆底部长：56.8+26.8 cm；
中间长：148.6cm；上部长：80.4+2.3cm；杆壁厚0.9-1.0mm；杆底部直径外经：13cm；中间杆件外径：13cm-1.3cm-1.3cm；两牌成90度，从顶部2.3cm算起宽39.7cm。
薄壁钢材：Q235标准钢材
2.2 现场拍摄倾覆路牌照片及修复后照片 图2.1倾覆照片
图2.2修复后照片
2.3独立柱路牌的特点介绍
2.3.1主要荷载
路牌结构所承受的荷载一般有：结构自重、风荷载、温度作用、地震作用等。
根据设计经验，对于独立柱路牌，水平荷载起控制作用，而引起水平荷载的主要是风荷载和地震作用，本文主要讨论风荷载。
2.3.2设计要点
路牌结构设计主要分为以下三个部分：（1）独立柱；（2）面板；（3）各部分之间的连接；下面分别说明各部分设计要点。
（1）独立柱
路牌上部为悬臂结构，在水平荷载的作用下会产生水平位移，悬臂端部也会随着产生相应的变形，如果变形过大，可能会直接影响到路牌的使用及外观效果。
除此之外，这些变形还将会引起附加内力，使得结构内部的应力增大，影响到结构的安全性。因此，独立柱的合理设计至关重要，计算时应该考虑水平荷载的大小、独立柱的刚度以及路牌的高度等因素。
为了能够方便施工，独立柱一般都采用空心钢管柱。如果路牌处于风荷载较大的地区并且高度超过20m，也可以考虑采用格构式柱或钢管混凝土柱。
（2）面板
面板的主要的作用是承受其面板传来的风荷载，并将其合理的传给独立柱。路牌面板骨架的结构形式一般可采用桁架，网架等，平行路牌多采用桁架形式。主要原因如下：
①桁架结构的形式简单，传力路径也比较明确。在不同的高度设置几道主梁即可将风荷载较均匀的传至立柱，可有效减小主梁与立柱连接处的集中力作用；
②桁架的主要杆件使用的角钢，槽钢或工字钢，工程造价低；