专利名称：桁架式交通标志结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种道路交通设施，特别是一种用于稳定支撑标志牌的桁架式交通标志结构。
背景技术：
道路交通标志设置在道路两侧，用来指示或警示前方的道路情况，并在一定的结构型式的支撑下应能在各种自然环境中不间断地发挥功能，在结构设计时，应充分考虑到其承受荷载时的力学强度、刚度和稳定性。
目前高速公路交通标志的支撑形式通常采用三种结构形式双柱式、悬臂式和门架式，其中使用最多的是双柱式结构，原因在于悬臂结构立柱受弯矩、扭矩共同作用，悬臂梁自由端在荷载作用下位移量大，为克服这一缺点，需要增大立柱尺寸，同时增大悬臂梁截面尺寸，控制悬臂长度，致使结构用钢量大，造价较高；门架结构本身结构复杂，用钢量大，施工工程量大，工程造价昂贵；目前普遍使用的双柱式支撑方式如图1中所示，是在标志板3的背面直接固定两个立柱1，立柱的底部根据位置需要固定两个混凝土基础4，这种结构虽然得到广泛的青睐，但是目前该结构也存在缺陷，因为双柱式支撑方式是以两根位于标志板平面内的平行立柱竖直布置，支撑整个结构，这种支撑方式在承受标志板平面外的风荷载作用方面优点不突出，不符合交通标志的实际受力情况，同时耗费了大量的钢材，造成材料上的浪费。
实用新型内容本实用新型克服了上述缺点，提供一种重量轻，钢材耗用少，结构强度大，稳定性高、施工方便的桁架式交通标志结构。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是一种桁架式交通标志结构，包括立柱和标志板，所述立柱包括两个前立柱和至少一个后立柱，所述标志板设置在前立柱上，所述两前立柱之间及前立柱和后立柱之间连接有腹杆。
所述后立柱可为两个，两前立柱和两后立柱在水平面上构成矩形，所述两后立柱之间连接有腹杆。
所述两前立柱之间的腹杆和所述两后立柱之间的腹杆可为在竖直平面内垂直于所述立柱的直腹杆。
所述前立柱和后立柱之间的腹杆可为在竖直平面内与所述立柱互成角度的斜腹杆。
所述立柱的底部可设置有混凝土重力式基础，所述立柱与基础之间通过法兰连接固定。
所述斜腹杆在所述立柱之间可相互颠倒，呈三角形分布。
所述前立柱与后立柱间距可为1.5m～3m。
所述前立柱和后立柱可分别被所述直腹杆分为5节段和4节段。
本实用新型采用桁架式结构，使前后立柱分开承受结构的弯矩荷载，更能适应结构的实际受力状况，提高了材料的利用率，极大的节省了材料，降低了工程费用；结构在满足力学性能的前提下，外形美观、简洁、突出标志版面，给人一种美的感受，美化了路容；结构施工更加简单，节省了安装费用。
图1为现有技术的结构示意图； 图2为本实用新型实施例一的后视图； 图3为本实用新型实施例一的侧视图； 图4为本实用新型实施例一的俯视图。
具体实施方式
实施例一如图2、3所示，包括立柱、腹杆、标志板3和基础4，其整体上采用桁架式结构，构成桁架的所有杆件均为无缝圆/方钢管。两个前立柱11、两个后立柱12在水平面上构成矩形，所述标志板3设置在前立柱11上，所述两前立柱11之间的腹杆和所述两后立柱之间的腹杆为在竖直平面内垂直于所述立柱的直腹杆21。所述前立柱和后立柱之间的腹杆为在竖直平面内与所述立柱互成角度的斜腹杆22，各斜腹杆在所述立柱之间相互颠倒，呈三角形分布。左右可采用对称布置，前后立柱顶端直接通过最上方的斜腹杆22相连。所述立柱1的底部设置有混凝土重力示基础4，所述立柱1与基础4之间通过法兰和高强度螺栓连接固定。
两前立柱间距据标志牌宽度实际确定，例如可以为3m，前立柱与后立柱间距为1.5m～3m，前立柱的高度由标志牌高度决定，同时满足标志牌3下边缘到路面净高为1.0m～2.5m的规定，前立柱高度可以为9m，后立柱与前立柱高度差为一个后立柱节间高度，可以为8m，直腹杆的长度根据前立柱间距决定，可以为3m，斜腹杆长2.236m；前立柱被直腹杆分为5节段，由基础4的顶面开始自下而上每节节高分别为1m、2m、2m、2m、2m；后立柱等分为4节，节高均为2m；标志牌根据实际需求确定，可以为宽5.4m，高6.4m，板厚3mm；上述各立柱和腹杆的长度应满足《钢结构设计规范——GB50017-2003》中5.3.8条中长细比要求。
各立柱和覆盖采用的材料为Q235钢材；立柱采用无缝钢管φ140mm，壁厚8mm；直腹杆采用无缝钢管φ63.5mm，壁厚4mm；斜腹杆采用无缝钢管φ60mm，壁厚4mm。
设计荷载 结构重力钢材ρ＝7.85t/m3，标志牌重为279.9kN； 风荷载风速U＝32m/s； 构件截面特性 立柱——面积A＝3.31×10-3m2，惯性矩I＝7.25×10-6m-4； 直腹杆——面积A＝7.48×10-4m2，惯性矩I＝3.23×10-7m-4； 斜腹杆——面积A＝7.037×10-4m2，惯性矩I＝3.068×10-7m-4； 标志板所受风荷载 式(1)中Fwb——标志板所受风荷载，kN； γ0——结构重要性系数，交通标志安全等级按二级考虑，取1.0； γq——可变荷载(主要为风载)分项系数，取1.4； ρ——空气密度，一般取1.2258N·s2·m-4； C——风力系数，标志板取1.2； V——风速，m/s，应选取当地比较空旷平坦地面上离地高度10m统计所得30年一遇10miN平均最大风速值。V值不得小于20m/s； Wb——标志板宽度，m； Hb——标志板高度，m； 立柱、直腹杆、斜腹杆所受风荷载为 式(2)中Fwp——立柱、直腹杆、斜腹杆所受风荷载，kN； Wp——立柱迎风面宽度，m； Hp——立柱迎风面高度，应扣除标志板挡住部分，m； C——风力系数，圆管型截面取0.8； 其余说明同式(1)，由上述公式计算可得标志板所受风荷载为40.07kN。
本实用新型结构的计算采用建立三维有限元模型的方法，模拟风荷载和重力荷载共同作用于结构体系，计算结构在承载力极限状态和正常使用状态等荷载组合下的响应输出，得到一系列数值结果，从而判断结构整体状态。
本实施例结构在承载力极限荷载作用下计算结果为 计算荷载结构自重×1.2(重力分项系数)+风荷载×1.4(风荷载分项系数)； 立柱应力分布 σmin＝-56.86Mpa，σmax＝131.92Mpa。
直腹杆应力分布 σmin＝-7.49Mpa，σmax＝7.98Mpa。
斜腹杆应力分布 σmin＝-42.89Mpa，σmax＝36.2Mpa。
本实施例在正常使用荷载下计算结果 计算荷载结构自重×1.0(重力分项系数)+风荷载×1.0(风荷载分项系数)； 前立柱柱顶位移4.537mm， 位移比为ΔL/L1＝1/1983＜1/100，L1为前立柱柱高，取9m。
后立柱柱顶位移4.266mm， 位移比为ΔL/L2＝1/1875＜1/100，L2为后立柱柱高，取8m。。
通过上述计算可知，本实用新型利用桁架结构，把原有结构的单根立柱分成前后立柱，从而增大了结构的抵抗标志牌平面弯矩的能力，本实用新型将标志板4所受风荷载合理的分布在各立柱和各腹杆中，因此有较大的强度和刚度，在最不利荷载组合作用下，立柱、直腹杆及斜腹杆均能满足强度和稳定性要求，在满足力学性能的前提下，外形美观、简洁、突出标志版面，同时由于安装简便，也降低了工程费用。
实施例二本实用新型的另一种优选实施例，结构与上一实施例基本相同，区别仅在于立柱采用无缝方钢管125mm×125mm，壁厚6mm；直腹杆采用无缝方钢管57mm×57mm，壁厚4mm；斜腹杆采用无缝方钢管54mm×54mm，壁厚4mm。
本实施例结构在承载力极限荷载作用下计算结果为 计算荷载结构自重×1.2(重力分项系数)+风荷载×1.4(风荷载分项系数)； 立柱应力分布 σmin＝-57.313Mpa，σmax＝129.161Mpa。
直腹杆应力分布 σmin＝-6.291Mpa，σmax＝6.323Mpa。
斜腹杆应力分布 σmin＝-37.696Mpa，σmax＝31.83Mpa。
本实施例在正常使用荷载下计算结果 计算荷载结构自重×1.0(重力分项系数)+风荷载×1.0(风荷载分项系数)； 前立柱柱顶位移4.674mm， 位移比为ΔL/L1＝1/1926＜1/100，L1为前立柱柱高，取9m。
后立柱柱顶位移4.38mm， 位移比为ΔL/L2＝1/1826＜1/100，L2为后立柱柱高，取8m。
采用本实用新型结构，实施例一用钢总量为12.18kN，实施例二用钢总量为11.44kN，而图1现有结构用钢量为19.07kN，因此采用本实用新型结构与图1所示现有结构相比，同比节省钢材36％及40％，节约效果明显。
以上对本实用新型所提供的桁架式交通标志结构进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求1.一种桁架式交通标志结构，包括立柱和标志板，其特征在于所述立柱包括两个前立柱和至少一个后立柱，所述标志板设置在前立柱上，所述两前立柱之间及前立柱和后立柱之间连接有腹杆。
2.根据权利要求1所述的桁架式交通标志结构，其特征在于所述后立柱为两个，两前立柱和两后立柱在水平面上构成矩形，所述两后立柱之间连接有腹杆。
3.根据权利要求2所述的桁架式交通标志结构，其特征在于所述两前立柱之间的腹杆和所述两后立柱之间的腹杆为在竖直平面内垂直于所述立柱的直腹杆。
4.根据权利要求1或2或3所述的桁架式交通标志结构，其特征在于所述前立柱和后立柱之间的腹杆为在竖直平面内与所述立柱互成角度的斜腹杆。
5.根据权利要求4所述的桁架式交通标志结构，其特征在于所述斜腹杆在所述立柱之间相互颠倒，呈三角形分布。
6.根据权利要求1或2或3所述的桁架式交通标志结构，其特征在于所述立柱的底部设置有混凝土重力式基础，所述立柱与基础之间通过法兰连接固定。
7.根据权利要求1或2或3所述的桁架式交通标志结构，其特征在于所述前立柱与后立柱间距为1.5m～3m。
8.根据权利要求3所述的桁架式交通标志结构，其特征在于所述前立柱和后立柱分别被所述直腹杆分为5节段和4节段。
专利摘要本实用新型涉及一种道路交通设施，特别是一种用于稳定支撑标志牌的桁架式交通标志结构，包括立柱和标志板，所述立柱包括两个前立柱和至少一个后立柱，所述标志板设置在前立柱上，所述两前立柱之间及前立柱和后立柱之间连接有腹杆。本实用新型采用桁架式结构，使前后立柱分开承受结构的弯矩荷载，更能适应结构的实际受力状况，提高了材料的利用率，极大的节省了材料，降低了工程费用；结构在满足力学性能的前提下，外形美观、简洁、突出标志版面，给人一种美的感受，美化了路容；结构施工更加简单，节省了安装费用。
文档编号E01F9/011GK201176572SQ20082011150
公开日2009年1月7日 申请日期2008年4月18日 优先权日2008年4月18日
发明者陈剑威, 肖春平, 李先锋 申请人:北京中咨正达交通工程科技有限公司