城市交通標志結構計算變形控制標準研究

鄭志超，侯登高

（濟南市市政工程設計研究院（集團）有限責任公司，濟南250101）

1 引言

城市中的交通標志作為城市道路中的常見構筑物，其結構型式及外觀是城市道路景觀的重要組成部分。交通標志通常為以圓形或多邊形截面為主的鋼管懸挑結構，計算過程中順路向的變形驗算常常成為確定截面尺寸的關鍵因素。目前，各規范中未明確交通標志結構的變形允許值該如何確定，因此，結合規范要求和國內城市（本文選取上海、杭州和濟南）具體案例計算分析得出相對合理、可靠的變形控制標準。

2 交通標志常見結構型式

2.1 單立柱式

單立柱式結構一般多為簡單的禁令標志或指示標志，立柱高度通常為3～4m，標志標牌面積通常小于1m2。

2.2 倒L式

倒L式結構一般多為信號燈桿、電警燈桿或禁令組合標志燈桿，立柱高度通常為6～8m，根據不同道路寬度，橫梁長度可由6m延伸至15m。

2.3 F式、雙F式

F式或雙F式結構一般多為指路標志、分道標志或其他大標牌標志桿，立柱高度（H）通常為7～9m，橫梁根據不同標牌尺寸長度（L）通常為 6～8m。

選取上海、杭州和濟南3個城市有代表性的交通標志桿件進行變形計算。具體尺寸、規格詳見表1。

3 交通標志結構變形計算

3.1 荷載分類

1）恒載：桿件自重，標志、設施自重等；

2）活載：風荷載（取值按GB 50009—2012《建筑結構荷載規范》執行），雪荷載相對于風荷載在此不予考慮[1]。

表1 3個城市各類交通標志桿件尺寸、規格表 mm

3.2 計算模型

借助Midas Civil計算軟件建立有限元模型，將立柱和橫梁按梁單元模擬，標牌按板單元模擬，將桿件、設施自重和風荷載分別按恒載和活載輸入，計算得到各交通標志結構的變形值。

3.3 計算結果

各城市中主要桿件變形計算結果見表2。

表2 3個城市各類交通標志桿件變形計算結果匯總表

4 交通標志變形控制取值

4.1 規范對變形控制描述

根據GB 501038—2015《城市道路交通標志和標線設置規范》中對結構計算參考規范的描述，交通標志結構通常選取Q235或Q345無縫鋼管作為主要受力結構[2]，故變形控制標準應將GB 50017—2017《鋼結構設計標準》作為主要依據，而GB 50017—2017《鋼結構設計標準》主要適用于工業與民用建筑的鋼結構設計，在附錄B.1中并未提出對應交通標志結構型式的變形容許值。

CECS 148：2003《戶外廣告設施鋼結構技術規程》中對廣告牌鋼結構變形做出如下規定：

1）在風荷載（標準值）作用下，落地式廣告牌鋼結構頂點的水平變形應不超過該點離地高度的1/100。

2）在風荷載（標準值）作用下，落地式廣告牌鋼結構橫梁的變形限值為l/150（l為橫梁跨度）。

3）在風荷載（標準值）作用下，墻面式廣告牌鋼結構懸臂梁的變形限值為l/150（l為懸臂長度）。

4）在風荷載（標準值）作用下，屋頂式廣告牌鋼結構立柱和橫梁的變形限值與落地式廣告牌鋼結構相同[3]。

若將CECS 148：2003《戶外廣告設施鋼結構技術規程》中變形控制值作為交通標志結構設計邊界條件，除單立柱式結構能滿足要求外，其余交通標志結構桿件規格需增加50%～100%方能滿足要求?？梢?，由于結構型式的不同，該變形控制值與交通標志結構并不匹配。

4.2 交通標志變形控制建議值

GB 50017—2017《鋼結構設計標準》3.1.3中對正常使用極限狀態表述如下：“影響結構、構件、非結構構件正常使用或外觀的變形，影響正常使用的振動，影響正常使用或耐久性能的局部損壞?！盵4]通過與交警部門溝通，交通標志結構在一定幅度內的彈性變形并不影響其正常使用。根據現場景觀效果和各城市交通標志結構變形計算結果，各類交通標志結構變形控制建議值見表3。

表3 各類交通標志結構變形控制建議值

5 結語

城市道路中各類交通標志數量眾多，設計時應在規范要求的基礎上做到經濟、美觀。規范中雖然對計算方法和理論依據給予說明，在設計過程中也要求設計人員具有豐富的理論基礎和實踐經驗，選取正確的計算參數和合理的邊界條件。本文中得到的變形控制值可作為城市交通標志結構設計的參考，其普遍適用性還需進一步研究。