一种等荷载概念的可旋转交通标志结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种等荷载概念的可旋转交通标志结构，至少包括有标志板、基础体和标志立柱；所述的标志立柱由可旋转的上立柱和固定不动的下立柱通过一等荷载旋转限位装置联体组合构成，该等荷载旋转限位装置由上法兰盘、旋转法兰盘、下法兰盘和扭簧组合构成，其中，旋转法兰盘的中心带有轴承；上立柱安装于轴承内，在上法兰盘和上立柱的对应区域上至少设置一个加劲肋组，该组的两加劲肋之间安装一可发生形变的扭簧；其可以实现标志上部结构在较大风速下的自适应旋转，从而达到降低标志板迎风面积和风荷载的目的。当风速减小后，标志上部结构在旋转限位装置的作用下完成复位。大大提高了支撑结构材料的使用效率。
【专利说明】
一种等荷载概念的可旋转交通标志结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种等荷载概念的可旋转交通标志结构，以实现标志上部结构在较大风速下能自适应旋转，从而达到降低标志板迎风面积和风荷载的目的。当风速减小后，标志上部结构在旋转限位装置的作用下完成复位。
【背景技术】
[0002]根据目前《GB 5768-2009道路交通标志和标线规范》和《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)相关条文规定，公路标志结构作为简单的支撑结构，为一般结构。在进行结构设计时，重力荷载和风荷载为结构承受的主要荷载，应采用当地平坦空旷地面，离地面
IOm高，重现期为50年一遇I Omin最大平均风速作为设计基本风速，并计算其主要支撑部件在风荷载和重力荷载作用下的结构抗力能否满足安全性和正常使用要求。交通标志的上部结构一般采用钢结构，传统方法以概率理论为基础的极限状态设计方法，按承载能力极限状态和正常使用极限状态设计。
[0003]目前国内全部标志结构，不论各种形式(单柱、双柱、悬臂、门架)均采用上述理念进行设计。但从根本上分析标志结构，可以发现以下几点:
[0004]I)标志结构承受的主要外荷载为风荷载，其他荷载相对较小；
[0005]2)标志结构的主要功能是保证结构安全；
[0006]3)标志提供信息给正常行驶的车辆；
[0007]4)极端天气(风速达到8级及以上)出现的概率很小；
[0008]在极端天气下，车辆出行的概率很低，同时对标志的视认性要求降低。以全国地区风能资源比较丰富的阿拉善盟为例，额济纳旗呼鲁赤古特全年平均风速达到5m/s以上，全年最长连续无效风时仅为50h，最大风速为34m/ s，风能资源极为丰富。但是，从另一个方面来看，在阿盟地区，每年达到8级(17.2m/s-20.7m/s)及以上的风速的天数仅为10-30天；而达到34m/s的风速需要11级大风，这样的天气极其罕见。而按照规范规定，以50年一遇1min最大平均风速计算，额济纳旗风速为32.8m/s。根据上述分析，我们以50年一遇的1min最大平均风速为荷载设计的标志结构，每年遭遇此极端荷载的天数极少，其结构利用效率远低于9 %。
[0009]鉴于上述情况，综合考虑道路交通标志的自身特点，其主要功能在于给驾驶者提供一种交通信息。而在50年一遇的风环境条件下，多数车辆可能采取减少出行次数的方式，同时，该风速一般持续时间很短，不会对日常正常交通有较大影响。因此，对交通标志主要支撑部件进行结构承载力计算时，采用以重现期为50年一遇1min最大平均风速作为设计基本风速会对结构的选型造成一定程度的浪费。
[0010]因此，本实用新型涉及一种等荷载概念的可旋转标志结构。标志结构承受的风荷载大小由下述公式确定:
[0011 ]风荷载=结构受风面积X风压值
[0012]风荷载的大小由受风面积和风压值共同确定，风压值是风的基本特性，很难人为施加改变，但是可以通过设置装置机构，改变结构的受风面积。等荷载标志结构，就是通过动态改变结构受风面积，控制结构所受风荷载不超过一定限值，从而达到优化标志结构的目标。基于这个理念，提出了可旋转交通标志结构。
【发明内容】
[0013]本实用新型的目的是提供一种等荷载概念的可旋转交通标志结构，其可以实现标志上部结构在较大风速下的自适应旋转，从而达到降低标志板迎风面积和风荷载的目的。
[0014]为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案:
[0015]—种等荷载概念的可旋转交通标志结构，至少包括有标志板、基础体和标志立柱，所述的标志立柱固定在基础体之上，所述的标志板通过连接件紧固在立柱上；
[0016]所述的标志立柱由可旋转的上立柱和固定不动的下立柱通过一等荷载旋转限位装置联体组合构成。
[0017]所述等荷载概念的可旋转交通标志结构中，所述的等荷载旋转限位装置由上法兰盘、旋转法兰盘、下法兰盘和扭簧组合构成，其中，旋转法兰盘的中心带有轴承；
[0018]所述的上法兰盘和旋转法兰盘相互扣合为一体，所述上立柱的下头端安装于旋转法兰盘的轴承内；
[0019]所述下立柱的上头端与下法兰固定连接，所述的上法兰盘与下法兰盘通过一组螺栓相互固定在一起；
[0020]在上法兰盘和上立柱的对应位置区域上至少设置一个加劲肋组，各组中包括有两个加劲肋，一个加劲肋与上法兰盘焊接固定且与上立柱间留有一定空隙，另一个加劲肋则与上立柱焊死且与上法兰盘间留有一定空隙，在该组的两加劲肋之间安装一可发生形变的扭簧。
[0021]所述等荷载概念的可旋转交通标志结构中，所述的扭簧包括两段分体扭簧，各分体扭簧的外端带有外杆件，两段分体扭簧之间带有一段中心杆件，所述的外杆件与固定在上法兰盘的加劲肋侧壁面焊接，对应之，所述的中心杆件与固定在上立柱的加劲肋侧壁面焊接。
[0022]所述等荷载概念的可旋转交通标志结构中，在上法兰盘和上立柱的对应位置区域上设置2?3组加劲肋组。
[0023]所述等荷载概念的可旋转交通标志结构中，在标志立柱与基础体间设有若干加劲肋。
[0024]所述等荷载概念的可旋转交通标志结构中，所述加劲肋组的各加劲肋厚度大于常用柱底加劲肋的厚度。
[0025]当风荷载作用在标志板面上时，会对标志立柱产生扭转力矩，力矩传递到等荷载旋转限位装置上，当力矩超过一定限值(达到特定风速)时，旋转限位装置带动上部结构产生扭转，最大扭转角度由板面承受的特定风速荷载和装置内部构件来控制。当风速降低，上部结构恢复到扭转前位置。
[0026]根据上述原理，上部结构通过自适应旋转，来改变与风荷载方向的夹角，从而改变自身板面承受风荷载的大小，实现等荷载的功能。
[0027]本实用新型可广泛适用于单悬标志结构，尤其适用于大型标志板的单悬结构，使结构轻盈美观。
[0028]本实用新型的优点是:结构形式新颖，功能完善，其上部结构可通过自适应旋转实现降低风荷载的目的，使用方便且经济环保，大大节省了标志结构的用钢量。
【附图说明】
[0029]图1为本实用新型应用在单悬结构上的一实例结构示意图。
[0030]图2为本实用新型旋转限位装置一实施例结构示意图。
[0031]图3a为旋转限位装置中的上法兰盘结构示意图(主视)。
[0032]图3b为旋转限位装置中的上法兰盘结构示意图(俯视)。
[0033]图4a为旋转限位装置中的旋转法兰盘结构示意图(主视)。
[0034]图4b为旋转限位装置中的旋转法兰盘结构示意图(俯视)。
[0035]图5a为旋转限位装置中的下法兰盘结构示意图(主视)。
[0036]图5b为旋转限位装置中的下法兰盘结构示意图(俯视)。
[0037]图6a为旋转限位装置内部扭簧结构示意图(主视)。
[0038]图6b为旋转限位装置内部扭簧结构示意图(俯视)。
[0039]图中:1-标志板;2-标志立柱;21-上立柱;22-下立柱;3_基础体;4_连接件;5_旋转限位装置;51-上法兰盘；52-旋转法兰盘;53-下法兰盘;6-螺栓；71-外加劲肋；72-内加劲肋;73-常用柱底加劲肋;8-扭簧;801-外杆件;802-单元体扭簧;803-中心杆件。
[0040]下面结合附图及具体实例对本实用新型做进一步详细说明。
【具体实施方式】
[0041]参见图1所示，本实用新型等荷载概念的可旋转交通标志结构至少包括有标志板
1、标志立柱2和基础体3三大部分;所述的标志立柱2固定在基础体3之上，所述的标志板I通过连接件4紧固在标志立柱2上。
[0042]本实用新型的创新点在于:将标志立柱设计为两个分体柱:可旋转的上立柱21和固定不动的下立柱22。上立柱21和下立柱22通过一旋转限位装置5联体组合构成。
[0043]本实用新型中，旋转限位装置5是本发明目的得以实现的关键构件。如图1所示，该旋转限位装置5需具备如下功能:
[0044](I)其支撑构件与上、下立柱21、22连接；
[0045](2)保证上立柱21在外力作用下发生旋转，而下立柱22不转动；
[0046](3)旋转后的上立柱21需回转复位。
[0047]根据功能需求，本实用新型提出一种集上法兰盘51、旋转法兰盘52和下法兰盘53三个主要构件为一体的旋转限位装置(如图2所示)。该旋转限位装置5由上法兰盘51、旋转法兰盘52、下法兰盘53和扭簧8共同组合构成。所述的上法兰盘51和旋转法兰盘52相互扣合为一体;所述的上法兰盘51与下法兰盘53通过一组螺栓6相互固定在一起。所述旋转法兰盘52的中心带有轴承，所述上立柱21的下头端安装于旋转法兰盘52的轴承内；所述下立柱22的上头端与下法兰盘53固定连接。
[0048]图3a和图3b示出了上法兰盘51的结构。
[0049 ]图4a和图4b示出了旋转法兰盘52的结构。
[0050]图5a和图5b示出了下法兰盘53的结构。
[0051]在上法兰盘51和上立柱21的对应位置区域(指安装后，两者平齐的位置)上至少设置一个加劲肋组，各组中包括有两个加劲肋，其中一个外加劲肋71与上法兰盘51焊接固定且与上立柱21间留有一定空隙，另一个内加劲肋72则与上立柱21焊死且与上法兰盘51间留有一定空隙，并需保证其能随标志立柱转动，在该组的两加劲肋之间安装一可发生形变的扭簧8。
[0052]由于上立柱21的扭转力矩是使扭簧受迫压缩，扭簧产生的反作用力施加于加劲肋组(包括外加劲肋71和内加劲肋72)的各加劲肋上，因此这些加劲肋(包括外加劲肋71和内加劲肋72)的厚度应比常用柱底加劲肋73的尺寸偏大，这些加劲肋(包括外加劲肋71和内加劲肋72)与上立柱的焊缝宽度也应相应变大。
[0053]所述扭簧8的结构可参见图6a和图6b，其包括两段单元体扭簧802，各单元体扭簧的外端带有外杆件801，两段单元体扭簧之间带有一段中心杆件803，若所述的外杆件801与固定在上法兰盘的加劲肋侧壁面焊接，对应之，所述的中心杆件803则与固定在上立柱的加劲肋侧壁面焊接;若所述的外杆件801与固定在上立柱的加劲肋侧壁面焊接，对应之，所述的中心杆件803则与固定在上法兰盘的加劲肋侧壁面焊接。
[0054]进一步的优选方案是:在上法兰盘和上立柱的对应位置区域上设置2?3组加劲肋组，每个加劲肋组中置有一个可发生形变的扭簧8。
[0055]如图1和图2所示，在加劲肋组的相邻两加劲肋(仅限转动后加劲肋相对夹角变小)之间安装一组扭簧8，扭簧8的杆件部分与加劲肋焊接，以保证扭簧在加劲肋之间的区域稳定的发生形变。当风荷载作用在标志板I上，引起上立柱21扭转，上法兰盘51连接的加劲肋71与上立柱21焊接的加劲肋72之间发生相对角位移，扭簧8被压缩，压缩后的扭簧8储存了一定能量。待风荷载减小后，作用在上立柱21的扭转力矩减小，加劲肋之间扭簧存储的能量被释放，上部结构即可实现回转复位。
[0056]当采用50年一遇1min最大平均风速可计算出结构在不发生扭转时的最大扭矩，通过调整弹簧的刚度系数可以得到上部结构的最大扭转角。
[0057]上述本实用新型的说明及附图中所示的结构应视为例示性，而非用以限制本实用新型申请专利的保护范围。
【主权项】
1.一种等荷载概念的可旋转交通标志结构，至少包括有标志板、基础体和标志立柱，所述的标志立柱固定在基础体之上，所述的标志板通过连接件紧固在立柱上;其特征在于: 所述的标志立柱由可旋转的上立柱和固定不动的下立柱通过一旋转限位装置联体组合构成。2.如权利要求1所述的等荷载概念的可旋转交通标志结构，其特征在于:所述的旋转限位装置由上法兰盘、旋转法兰盘、下法兰盘和扭簧组合构成，其中，旋转法兰盘的中心带有轴承； 所述的上法兰盘和旋转法兰盘相互扣合为一体，所述上立柱的下头端安装于旋转法兰盘的轴承内； 所述下立柱的上头端与下法兰固定连接，所述的上法兰盘与下法兰盘通过一组螺栓相互固定在一起； 在上法兰盘和上立柱的对应位置区域上至少设置一个加劲肋组，各组中包括有两个加劲肋，一个加劲肋与上法兰盘焊接固定且与上立柱间留有一定空隙，另一个加劲肋则与上立柱焊死且与上法兰盘间留有一定空隙，在该组的两加劲肋之间安装一可发生形变的扭善O3.如权利要求2所述的等荷载概念的可旋转交通标志结构，其特征在于:所述的扭簧包括两段分体扭簧，各分体扭簧的外端带有外杆件，两段分体扭簧之间带有一段中心杆件，所述的外杆件与固定在上法兰盘的加劲肋侧壁面焊接，对应之，所述的中心杆件与固定在上立柱的加劲肋侧壁面焊接。4.如权利要求2所述的等荷载概念的可旋转交通标志结构，其特征在于:在上法兰盘和上立柱的对应位置区域上设置2?3组加劲肋组。5.如权利要求1或2所述的等荷载概念的可旋转交通标志结构，其特征在于:在标志立柱与基础体间设有若干加劲肋。6.如权利要求5所述的等荷载概念的可旋转交通标志结构，其特征在于:所述加劲肋组的各加劲肋厚度大于常用柱底加劲肋。
【文档编号】E01F9/65GK205421067SQ201620207358
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月17日
【发明人】孙宝锋, 王瑶文, 任光远, 李先锋, 顾赛男
【申请人】北京中咨正达交通工程科技有限公司