專利名稱：桁架式交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種道路交通設(shè)施，特別是一種用于穩(wěn)定支撐標(biāo)志牌的桁架式交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
道路交通標(biāo)志設(shè)置在道路兩側(cè)，用來指示或警示前方的道路情況，并在一定的結(jié)構(gòu)型式的支撐下應(yīng)能在各種自然環(huán)境中不間斷地發(fā)揮功能，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)充分考慮到其承受荷載時的力學(xué)強度、剛度和穩(wěn)定性。
目前高速公路交通標(biāo)志的支撐形式通常采用三種結(jié)構(gòu)形式雙柱式、懸臂式和門架式，其中使用最多的是雙柱式結(jié)構(gòu)，原因在于懸臂結(jié)構(gòu)立柱受彎矩、扭矩共同作用，懸臂梁自由端在荷載作用下位移量大，為克服這一缺點，需要增大立柱尺寸，同時增大懸臂梁截面尺寸，控制懸臂長度，致使結(jié)構(gòu)用鋼量大，造價較高；門架結(jié)構(gòu)本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用鋼量大，施工工程量大，工程造價昂貴；目前普遍使用的雙柱式支撐方式如圖1中所示，是在標(biāo)志板3的背面直接固定兩個立柱1，立柱的底部根據(jù)位置需要固定兩個混凝土基礎(chǔ)4，這種結(jié)構(gòu)雖然得到廣泛的青睞，但是目前該結(jié)構(gòu)也存在缺陷，因為雙柱式支撐方式是以兩根位于標(biāo)志板平面內(nèi)的平行立柱豎直布置，支撐整個結(jié)構(gòu)，這種支撐方式在承受標(biāo)志板平面外的風(fēng)荷載作用方面優(yōu)點不突出，不符合交通標(biāo)志的實際受力情況，同時耗費了大量的鋼材，造成材料上的浪費。
實用新型內(nèi)容本實用新型克服了上述缺點，提供一種重量輕，鋼材耗用少，結(jié)構(gòu)強度大，穩(wěn)定性高、施工方便的桁架式交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種桁架式交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)，包括立柱和標(biāo)志板，所述立柱包括兩個前立柱和至少一個后立柱，所述標(biāo)志板設(shè)置在前立柱上，所述兩前立柱之間及前立柱和后立柱之間連接有腹桿。
所述后立柱可為兩個，兩前立柱和兩后立柱在水平面上構(gòu)成矩形，所述兩后立柱之間連接有腹桿。
所述兩前立柱之間的腹桿和所述兩后立柱之間的腹桿可為在豎直平面內(nèi)垂直于所述立柱的直腹桿。
所述前立柱和后立柱之間的腹桿可為在豎直平面內(nèi)與所述立柱互成角度的斜腹桿。
所述立柱的底部可設(shè)置有混凝土重力式基礎(chǔ)，所述立柱與基礎(chǔ)之間通過法蘭連接固定。
所述斜腹桿在所述立柱之間可相互顛倒，呈三角形分布。
所述前立柱與后立柱間距可為1.5m～3m。
所述前立柱和后立柱可分別被所述直腹桿分為5節(jié)段和4節(jié)段。
本實用新型采用桁架式結(jié)構(gòu)，使前后立柱分開承受結(jié)構(gòu)的彎矩荷載，更能適應(yīng)結(jié)構(gòu)的實際受力狀況，提高了材料的利用率，極大的節(jié)省了材料，降低了工程費用；結(jié)構(gòu)在滿足力學(xué)性能的前提下，外形美觀、簡潔、突出標(biāo)志版面，給人一種美的感受，美化了路容；結(jié)構(gòu)施工更加簡單，節(jié)省了安裝費用。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實用新型實施例一的后視圖； 圖3為本實用新型實施例一的側(cè)視圖； 圖4為本實用新型實施例一的俯視圖。
具體實施方式
實施例一如圖2、3所示，包括立柱、腹桿、標(biāo)志板3和基礎(chǔ)4，其整體上采用桁架式結(jié)構(gòu)，構(gòu)成桁架的所有桿件均為無縫圓/方鋼管。兩個前立柱11、兩個后立柱12在水平面上構(gòu)成矩形，所述標(biāo)志板3設(shè)置在前立柱11上，所述兩前立柱11之間的腹桿和所述兩后立柱之間的腹桿為在豎直平面內(nèi)垂直于所述立柱的直腹桿21。所述前立柱和后立柱之間的腹桿為在豎直平面內(nèi)與所述立柱互成角度的斜腹桿22，各斜腹桿在所述立柱之間相互顛倒，呈三角形分布。左右可采用對稱布置，前后立柱頂端直接通過最上方的斜腹桿22相連。所述立柱1的底部設(shè)置有混凝土重力示基礎(chǔ)4，所述立柱1與基礎(chǔ)4之間通過法蘭和高強度螺栓連接固定。
兩前立柱間距據(jù)標(biāo)志牌寬度實際確定，例如可以為3m，前立柱與后立柱間距為1.5m～3m，前立柱的高度由標(biāo)志牌高度決定，同時滿足標(biāo)志牌3下邊緣到路面凈高為1.0m～2.5m的規(guī)定，前立柱高度可以為9m，后立柱與前立柱高度差為一個后立柱節(jié)間高度，可以為8m，直腹桿的長度根據(jù)前立柱間距決定，可以為3m，斜腹桿長2.236m；前立柱被直腹桿分為5節(jié)段，由基礎(chǔ)4的頂面開始自下而上每節(jié)節(jié)高分別為1m、2m、2m、2m、2m；后立柱等分為4節(jié)，節(jié)高均為2m；標(biāo)志牌根據(jù)實際需求確定，可以為寬5.4m，高6.4m，板厚3mm；上述各立柱和腹桿的長度應(yīng)滿足《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范——GB50017-2003》中5.3.8條中長細(xì)比要求。
各立柱和覆蓋采用的材料為Q235鋼材；立柱采用無縫鋼管φ140mm，壁厚8mm；直腹桿采用無縫鋼管φ63.5mm，壁厚4mm；斜腹桿采用無縫鋼管φ60mm，壁厚4mm。
設(shè)計荷載 結(jié)構(gòu)重力鋼材ρ＝7.85t/m3，標(biāo)志牌重為279.9kN； 風(fēng)荷載風(fēng)速U＝32m/s； 構(gòu)件截面特性 立柱——面積A＝3.31×10-3m2，慣性矩I＝7.25×10-6m-4； 直腹桿——面積A＝7.48×10-4m2，慣性矩I＝3.23×10-7m-4； 斜腹桿——面積A＝7.037×10-4m2，慣性矩I＝3.068×10-7m-4； 標(biāo)志板所受風(fēng)荷載 式(1)中Fwb——標(biāo)志板所受風(fēng)荷載，kN； γ0——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，交通標(biāo)志安全等級按二級考慮，取1.0； γq——可變荷載(主要為風(fēng)載)分項系數(shù)，取1.4； ρ——空氣密度，一般取1.2258N·s2·m-4； C——風(fēng)力系數(shù)，標(biāo)志板取1.2； V——風(fēng)速，m/s，應(yīng)選取當(dāng)?shù)乇容^空曠平坦地面上離地高度10m統(tǒng)計所得30年一遇10miN平均最大風(fēng)速值。V值不得小于20m/s； Wb——標(biāo)志板寬度，m； Hb——標(biāo)志板高度，m； 立柱、直腹桿、斜腹桿所受風(fēng)荷載為 式(2)中Fwp——立柱、直腹桿、斜腹桿所受風(fēng)荷載，kN； Wp——立柱迎風(fēng)面寬度，m； Hp——立柱迎風(fēng)面高度，應(yīng)扣除標(biāo)志板擋住部分，m； C——風(fēng)力系數(shù)，圓管型截面取0.8； 其余說明同式(1)，由上述公式計算可得標(biāo)志板所受風(fēng)荷載為40.07kN。
本實用新型結(jié)構(gòu)的計算采用建立三維有限元模型的方法，模擬風(fēng)荷載和重力荷載共同作用于結(jié)構(gòu)體系，計算結(jié)構(gòu)在承載力極限狀態(tài)和正常使用狀態(tài)等荷載組合下的響應(yīng)輸出，得到一系列數(shù)值結(jié)果，從而判斷結(jié)構(gòu)整體狀態(tài)。
本實施例結(jié)構(gòu)在承載力極限荷載作用下計算結(jié)果為 計算荷載結(jié)構(gòu)自重×1.2(重力分項系數(shù))+風(fēng)荷載×1.4(風(fēng)荷載分項系數(shù))； 立柱應(yīng)力分布 σmin＝-56.86Mpa，σmax＝131.92Mpa。
直腹桿應(yīng)力分布 σmin＝-7.49Mpa，σmax＝7.98Mpa。
斜腹桿應(yīng)力分布 σmin＝-42.89Mpa，σmax＝36.2Mpa。
本實施例在正常使用荷載下計算結(jié)果 計算荷載結(jié)構(gòu)自重×1.0(重力分項系數(shù))+風(fēng)荷載×1.0(風(fēng)荷載分項系數(shù))； 前立柱柱頂位移4.537mm， 位移比為ΔL/L1＝1/1983＜1/100，L1為前立柱柱高，取9m。
后立柱柱頂位移4.266mm， 位移比為ΔL/L2＝1/1875＜1/100，L2為后立柱柱高，取8m。。
通過上述計算可知，本實用新型利用桁架結(jié)構(gòu)，把原有結(jié)構(gòu)的單根立柱分成前后立柱，從而增大了結(jié)構(gòu)的抵抗標(biāo)志牌平面彎矩的能力，本實用新型將標(biāo)志板4所受風(fēng)荷載合理的分布在各立柱和各腹桿中，因此有較大的強度和剛度，在最不利荷載組合作用下，立柱、直腹桿及斜腹桿均能滿足強度和穩(wěn)定性要求，在滿足力學(xué)性能的前提下，外形美觀、簡潔、突出標(biāo)志版面，同時由于安裝簡便，也降低了工程費用。
實施例二本實用新型的另一種優(yōu)選實施例，結(jié)構(gòu)與上一實施例基本相同，區(qū)別僅在于立柱采用無縫方鋼管125mm×125mm，壁厚6mm；直腹桿采用無縫方鋼管57mm×57mm，壁厚4mm；斜腹桿采用無縫方鋼管54mm×54mm，壁厚4mm。
本實施例結(jié)構(gòu)在承載力極限荷載作用下計算結(jié)果為 計算荷載結(jié)構(gòu)自重×1.2(重力分項系數(shù))+風(fēng)荷載×1.4(風(fēng)荷載分項系數(shù))； 立柱應(yīng)力分布 σmin＝-57.313Mpa，σmax＝129.161Mpa。
直腹桿應(yīng)力分布 σmin＝-6.291Mpa，σmax＝6.323Mpa。
斜腹桿應(yīng)力分布 σmin＝-37.696Mpa，σmax＝31.83Mpa。
本實施例在正常使用荷載下計算結(jié)果 計算荷載結(jié)構(gòu)自重×1.0(重力分項系數(shù))+風(fēng)荷載×1.0(風(fēng)荷載分項系數(shù))； 前立柱柱頂位移4.674mm， 位移比為ΔL/L1＝1/1926＜1/100，L1為前立柱柱高，取9m。
后立柱柱頂位移4.38mm， 位移比為ΔL/L2＝1/1826＜1/100，L2為后立柱柱高，取8m。
采用本實用新型結(jié)構(gòu)，實施例一用鋼總量為12.18kN，實施例二用鋼總量為11.44kN，而圖1現(xiàn)有結(jié)構(gòu)用鋼量為19.07kN，因此采用本實用新型結(jié)構(gòu)與圖1所示現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相比，同比節(jié)省鋼材36％及40％，節(jié)約效果明顯。
以上對本實用新型所提供的桁架式交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實用新型的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實用新型的限制。
權(quán)利要求1.一種桁架式交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)，包括立柱和標(biāo)志板，其特征在于所述立柱包括兩個前立柱和至少一個后立柱，所述標(biāo)志板設(shè)置在前立柱上，所述兩前立柱之間及前立柱和后立柱之間連接有腹桿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的桁架式交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)，其特征在于所述后立柱為兩個，兩前立柱和兩后立柱在水平面上構(gòu)成矩形，所述兩后立柱之間連接有腹桿。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的桁架式交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)，其特征在于所述兩前立柱之間的腹桿和所述兩后立柱之間的腹桿為在豎直平面內(nèi)垂直于所述立柱的直腹桿。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的桁架式交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)，其特征在于所述前立柱和后立柱之間的腹桿為在豎直平面內(nèi)與所述立柱互成角度的斜腹桿。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的桁架式交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)，其特征在于所述斜腹桿在所述立柱之間相互顛倒，呈三角形分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的桁架式交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)，其特征在于所述立柱的底部設(shè)置有混凝土重力式基礎(chǔ)，所述立柱與基礎(chǔ)之間通過法蘭連接固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的桁架式交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)，其特征在于所述前立柱與后立柱間距為1.5m～3m。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的桁架式交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)，其特征在于所述前立柱和后立柱分別被所述直腹桿分為5節(jié)段和4節(jié)段。
專利摘要本實用新型涉及一種道路交通設(shè)施，特別是一種用于穩(wěn)定支撐標(biāo)志牌的桁架式交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)，包括立柱和標(biāo)志板，所述立柱包括兩個前立柱和至少一個后立柱，所述標(biāo)志板設(shè)置在前立柱上，所述兩前立柱之間及前立柱和后立柱之間連接有腹桿。本實用新型采用桁架式結(jié)構(gòu)，使前后立柱分開承受結(jié)構(gòu)的彎矩荷載，更能適應(yīng)結(jié)構(gòu)的實際受力狀況，提高了材料的利用率，極大的節(jié)省了材料，降低了工程費用；結(jié)構(gòu)在滿足力學(xué)性能的前提下，外形美觀、簡潔、突出標(biāo)志版面，給人一種美的感受，美化了路容；結(jié)構(gòu)施工更加簡單，節(jié)省了安裝費用。
文檔編號E01F9/011GK201176572SQ20082011150
公開日2009年1月7日 申請日期2008年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月18日
發(fā)明者陳劍威, 肖春平, 李先鋒 申請人:北京中咨正達(dá)交通工程科技有限公司