交通標志結構設計的理論與方法

（河南工建工程設計有限公司，河南 平頂山 467000）

交通標志是通過一定的結構支撐方式、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施。為使交通標志在各種自然環(huán)境下,都能固定不間斷地發(fā)揮功能,在結構設計時,就要充分考慮到其在承受荷載時的力學強度、剛度和穩(wěn)定性。同時,由于交通標志為道路的一部分,在進行結構設計時,還要兼顧其對道路美化所起的作用,利用一切條件，盡量使其結構雄偉、壯觀、大方，與道路沿線環(huán)境相協調。

一、交通標志結構的主要分類

結合實際應用經驗，目前常用的交通標志結構主要有以下幾種：第一，柱式結構，此類結構位于道路左右兩側的邊緣線外側，如果標志牌固定在一根立柱結構上，那么此類結構為單柱式，若固定位置為兩個立柱，那么此類結構為雙柱式，以此類推。第二，懸臂式結構，這也是常用的標志結構，其主要是將標志牌固定在懸臂結構處，位于道路左右兩側的邊緣線外側，如果只有一側有標志牌結構，那么此類結構為單懸臂式結構，若兩側均有標志板，那么此類結構稱作是雙懸臂式結構。第三，門架式結構，即將標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、交通標志結構設計的理論分析

（一）設計原則

在具體的設計過程中，需要遵循以下設計原則：第一，完整性原則，在道路交通運行過程中，需要使用到大量的標志牌，內容包括行駛標志、速度標志、危險提示標志等，在對其進行設計時，內容必須滿足待安裝區(qū)域的基本需求。第二，明顯性原則，標志牌的設置位置必須醒目，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作用。在具體設計中，可以通過調整標志牌顏色、附加燈光效果等措施，來提升標志牌的醒目特征。第三，耐久性原則，標志牌長年累月在外暴露，風吹雨淋，標志牌材質質量決定著使用時間。因此，標志牌在設計時要求其具備較長的使用壽命，同時具備較強的耐腐性，能夠抵御外界環(huán)境帶來的干擾[2]。

（二）標志牌涉及風荷載、承壓等數值計算

在具體的設計過程中，其涉及到的計算內容包括風載荷強度、立柱結構承壓、橫梁承壓情況等，在具體的設計中，可以借助相應的公式進行輔助，以立柱所受風載荷為例，在計算時，可以使用以下公式：Fwp=V0VQ[(1/2dCV2)(Wp× Hpn)]/1000，其中Fwp表示立柱結構所受到的風載荷情況，單位為kN；C 表示風力系數，具體數值可以查閱對應規(guī)范進行獲取；W 表示立柱結構的結構迎風面寬度，單位為m；Hpn表示立柱結構的結構迎風面高度，單位為m；V表示風速，單位為m/s；V0表示結構的重要性系數，可翻閱規(guī)范進行獲取；VQ表示標準的風載荷數值[3]。

（三）基礎設計驗算

完成相關參數信息計算之后，可以對其進行基礎設計驗算工作，主要的驗算內容如下：第一，對于結構設計位置進行驗算，確定設計位置、設計數量等參數的合規(guī)性，尤其是一些地形復雜區(qū)域的交通路段，需要梳理各標志牌的相對位置，從而提高結構應用的可靠性。第二，各類型參數信息的驗算，包括結構內部應力、偏心距情況、結構穩(wěn)定性驗算等內容，若檢驗結果在允許誤差值以內，那么表明參數滿足要求，可以著手進行下階段的操作。

三、交通標志結構設計方法分析

（一）結構形式篩選

在結果設計過程中，應選擇恰當的設計方法來優(yōu)化結構形式篩選結果。在具體的篩選過程中，應注意以下幾點應用內容：第一，對于道路交通的基本參數進行了解，如道路寬度、道路等級、車流量情況等，以此為基礎進行標志牌寬度、高度的設計，提升標志牌的適用性。第二，細化具體的設計內容，目前道路間的關聯度較強，有些道路會出現多條道路匯集的情況，針對此類情況，在具體的應用設計中，需要明確每個路口所需要標志種類、數量，提高結構設計內容的針對性，提高交通行駛環(huán)境的安全性。

（二）進行合理分組

上述章節(jié)中已經提到，在道路交通運行過程中，需要應用到的標志種類、標志數量較多，即便是同一標志，在不同的行駛路段，其尺寸、安裝方式也存在著較大的不同。因此在對其進行優(yōu)化設計時，需要做好相應的分組工作，提升材料本身的利用效率，降低標志牌安裝階段的施工成本。結合以往的設計經驗，對于結構進行分組時，最恰當地分組數為3 到5 組，采用有限元模型來優(yōu)化具體的搭配情況。有時在設計過程中，也可以利用跳躍式面積差法對于結構組合方式進行設計，以此來得到造價最低的設計方案，減少施工成本的支出。

（三）優(yōu)化結構設計

完成上述設計內容后，還需要對標志牌結構進行優(yōu)化設計，具體的設計工作中，經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)化設計中，以有限元模型為例，在具體設計中，需要對結構參數內容進行分類，參照上文中提及到的分組方式，將其作為一個有限元，對于其所占比例進行確定，組建可靠的有限元分析模型。利用模型得到相應的計算結果后，還需要對其進行驗算，驗算過程參照上文中基礎設計驗算提及的步驟和注意事項，從而得到更加可靠的設計結果，提升設計方案內容的可行性和適用性。

結束語

綜上所述，交通標志的結構設計是一項繁復的工作，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、交通條件可能千變萬化，而標志所要傳遞的信息也可能多種多樣，這也增加了設計過程的復雜程度。依據基礎理論進行設計內容的優(yōu)化，不僅可以提升設計內容的合理性，而且對于提高居民出行環(huán)境便捷性有著積極地作用。