交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論與方法

（河南工建工程設(shè)計(jì)有限公司，河南 平頂山 467000）

交通標(biāo)志是通過一定的結(jié)構(gòu)支撐方式、用圖形符號和文字向道路使用者傳遞特定信息、用以管理交通的安全設(shè)施。為使交通標(biāo)志在各種自然環(huán)境下,都能固定不間斷地發(fā)揮功能,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),就要充分考慮到其在承受荷載時(shí)的力學(xué)強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。同時(shí),由于交通標(biāo)志為道路的一部分,在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),還要兼顧其對道路美化所起的作用,利用一切條件，盡量使其結(jié)構(gòu)雄偉、壯觀、大方，與道路沿線環(huán)境相協(xié)調(diào)。

一、交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)的主要分類

結(jié)合實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，目前常用的交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)主要有以下幾種：第一，柱式結(jié)構(gòu)，此類結(jié)構(gòu)位于道路左右兩側(cè)的邊緣線外側(cè)，如果標(biāo)志牌固定在一根立柱結(jié)構(gòu)上，那么此類結(jié)構(gòu)為單柱式，若固定位置為兩個(gè)立柱，那么此類結(jié)構(gòu)為雙柱式，以此類推。第二，懸臂式結(jié)構(gòu)，這也是常用的標(biāo)志結(jié)構(gòu)，其主要是將標(biāo)志牌固定在懸臂結(jié)構(gòu)處，位于道路左右兩側(cè)的邊緣線外側(cè)，如果只有一側(cè)有標(biāo)志牌結(jié)構(gòu)，那么此類結(jié)構(gòu)為單懸臂式結(jié)構(gòu)，若兩側(cè)均有標(biāo)志板，那么此類結(jié)構(gòu)稱作是雙懸臂式結(jié)構(gòu)。第三，門架式結(jié)構(gòu)，即將標(biāo)志牌安裝在道路正上方的門架位置處，為行車提示一些重要信息[1]。

二、交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論分析

（一）設(shè)計(jì)原則

在具體的設(shè)計(jì)過程中，需要遵循以下設(shè)計(jì)原則：第一，完整性原則，在道路交通運(yùn)行過程中，需要使用到大量的標(biāo)志牌，內(nèi)容包括行駛標(biāo)志、速度標(biāo)志、危險(xiǎn)提示標(biāo)志等，在對其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，內(nèi)容必須滿足待安裝區(qū)域的基本需求。第二，明顯性原則，標(biāo)志牌的設(shè)置位置必須醒目，尤其是在夜晚行駛階段，醒目的警示牌能夠起到良好的引導(dǎo)作用。在具體設(shè)計(jì)中，可以通過調(diào)整標(biāo)志牌顏色、附加燈光效果等措施，來提升標(biāo)志牌的醒目特征。第三，耐久性原則，標(biāo)志牌長年累月在外暴露，風(fēng)吹雨淋，標(biāo)志牌材質(zhì)質(zhì)量決定著使用時(shí)間。因此，標(biāo)志牌在設(shè)計(jì)時(shí)要求其具備較長的使用壽命，同時(shí)具備較強(qiáng)的耐腐性，能夠抵御外界環(huán)境帶來的干擾[2]。

（二）標(biāo)志牌涉及風(fēng)荷載、承壓等數(shù)值計(jì)算

在具體的設(shè)計(jì)過程中，其涉及到的計(jì)算內(nèi)容包括風(fēng)載荷強(qiáng)度、立柱結(jié)構(gòu)承壓、橫梁承壓情況等，在具體的設(shè)計(jì)中，可以借助相應(yīng)的公式進(jìn)行輔助，以立柱所受風(fēng)載荷為例，在計(jì)算時(shí)，可以使用以下公式：Fwp=V0VQ[(1/2dCV2)(Wp× Hpn)]/1000，其中Fwp表示立柱結(jié)構(gòu)所受到的風(fēng)載荷情況，單位為kN；C 表示風(fēng)力系數(shù)，具體數(shù)值可以查閱對應(yīng)規(guī)范進(jìn)行獲?。籛 表示立柱結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)迎風(fēng)面寬度，單位為m；Hpn表示立柱結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)迎風(fēng)面高度，單位為m；V表示風(fēng)速，單位為m/s；V0表示結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)，可翻閱規(guī)范進(jìn)行獲??；VQ表示標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)載荷數(shù)值[3]。

（三）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)驗(yàn)算

完成相關(guān)參數(shù)信息計(jì)算之后，可以對其進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)驗(yàn)算工作，主要的驗(yàn)算內(nèi)容如下：第一，對于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)位置進(jìn)行驗(yàn)算，確定設(shè)計(jì)位置、設(shè)計(jì)數(shù)量等參數(shù)的合規(guī)性，尤其是一些地形復(fù)雜區(qū)域的交通路段，需要梳理各標(biāo)志牌的相對位置，從而提高結(jié)構(gòu)應(yīng)用的可靠性。第二，各類型參數(shù)信息的驗(yàn)算，包括結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力、偏心距情況、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗(yàn)算等內(nèi)容，若檢驗(yàn)結(jié)果在允許誤差值以內(nèi)，那么表明參數(shù)滿足要求，可以著手進(jìn)行下階段的操作。

三、交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法分析

（一）結(jié)構(gòu)形式篩選

在結(jié)果設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方法來優(yōu)化結(jié)構(gòu)形式篩選結(jié)果。在具體的篩選過程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)應(yīng)用內(nèi)容：第一，對于道路交通的基本參數(shù)進(jìn)行了解，如道路寬度、道路等級、車流量情況等，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行標(biāo)志牌寬度、高度的設(shè)計(jì)，提升標(biāo)志牌的適用性。第二，細(xì)化具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容，目前道路間的關(guān)聯(lián)度較強(qiáng)，有些道路會出現(xiàn)多條道路匯集的情況，針對此類情況，在具體的應(yīng)用設(shè)計(jì)中，需要明確每個(gè)路口所需要標(biāo)志種類、數(shù)量，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容的針對性，提高交通行駛環(huán)境的安全性。

（二）進(jìn)行合理分組

上述章節(jié)中已經(jīng)提到，在道路交通運(yùn)行過程中，需要應(yīng)用到的標(biāo)志種類、標(biāo)志數(shù)量較多，即便是同一標(biāo)志，在不同的行駛路段，其尺寸、安裝方式也存在著較大的不同。因此在對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，需要做好相應(yīng)的分組工作，提升材料本身的利用效率，降低標(biāo)志牌安裝階段的施工成本。結(jié)合以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對于結(jié)構(gòu)進(jìn)行分組時(shí)，最恰當(dāng)?shù)胤纸M數(shù)為3 到5 組，采用有限元模型來優(yōu)化具體的搭配情況。有時(shí)在設(shè)計(jì)過程中，也可以利用跳躍式面積差法對于結(jié)構(gòu)組合方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，以此來得到造價(jià)最低的設(shè)計(jì)方案，減少施工成本的支出。

（三）優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

完成上述設(shè)計(jì)內(nèi)容后，還需要對標(biāo)志牌結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，具體的設(shè)計(jì)工作中，經(jīng)常使用到的方法為有限元模型、回歸方程分析法、最小二乘法等。在具體的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，以有限元模型為例，在具體設(shè)計(jì)中，需要對結(jié)構(gòu)參數(shù)內(nèi)容進(jìn)行分類，參照上文中提及到的分組方式，將其作為一個(gè)有限元，對于其所占比例進(jìn)行確定，組建可靠的有限元分析模型。利用模型得到相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果后，還需要對其進(jìn)行驗(yàn)算，驗(yàn)算過程參照上文中基礎(chǔ)設(shè)計(jì)驗(yàn)算提及的步驟和注意事項(xiàng)，從而得到更加可靠的設(shè)計(jì)結(jié)果，提升設(shè)計(jì)方案內(nèi)容的可行性和適用性。

結(jié)束語

綜上所述，交通標(biāo)志的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)繁復(fù)的工作，它必須能在各種自然環(huán)境下固定不間斷地發(fā)揮信息傳遞、交通管理的功能，而且它所在位置處的道路條件、交通條件可能千變?nèi)f化，而標(biāo)志所要傳遞的信息也可能多種多樣，這也增加了設(shè)計(jì)過程的復(fù)雜程度。依據(jù)基礎(chǔ)理論進(jìn)行設(shè)計(jì)內(nèi)容的優(yōu)化，不僅可以提升設(shè)計(jì)內(nèi)容的合理性，而且對于提高居民出行環(huán)境便捷性有著積極地作用。