城市交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)計(jì)算變形控制標(biāo)準(zhǔn)研究

鄭志超，侯登高

（濟(jì)南市市政工程設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，濟(jì)南250101）

1 引言

城市中的交通標(biāo)志作為城市道路中的常見構(gòu)筑物，其結(jié)構(gòu)型式及外觀是城市道路景觀的重要組成部分。交通標(biāo)志通常為以圓形或多邊形截面為主的鋼管懸挑結(jié)構(gòu)，計(jì)算過(guò)程中順路向的變形驗(yàn)算常常成為確定截面尺寸的關(guān)鍵因素。目前，各規(guī)范中未明確交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)的變形允許值該如何確定，因此，結(jié)合規(guī)范要求和國(guó)內(nèi)城市（本文選取上海、杭州和濟(jì)南）具體案例計(jì)算分析得出相對(duì)合理、可靠的變形控制標(biāo)準(zhǔn)。

2 交通標(biāo)志常見結(jié)構(gòu)型式

2.1 單立柱式

單立柱式結(jié)構(gòu)一般多為簡(jiǎn)單的禁令標(biāo)志或指示標(biāo)志，立柱高度通常為3～4m，標(biāo)志標(biāo)牌面積通常小于1m2。

2.2 倒L式

倒L式結(jié)構(gòu)一般多為信號(hào)燈桿、電警燈桿或禁令組合標(biāo)志燈桿，立柱高度通常為6～8m，根據(jù)不同道路寬度，橫梁長(zhǎng)度可由6m延伸至15m。

2.3 F式、雙F式

F式或雙F式結(jié)構(gòu)一般多為指路標(biāo)志、分道標(biāo)志或其他大標(biāo)牌標(biāo)志桿，立柱高度（H）通常為7～9m，橫梁根據(jù)不同標(biāo)牌尺寸長(zhǎng)度（L）通常為 6～8m。

選取上海、杭州和濟(jì)南3個(gè)城市有代表性的交通標(biāo)志桿件進(jìn)行變形計(jì)算。具體尺寸、規(guī)格詳見表1。

3 交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)變形計(jì)算

3.1 荷載分類

1）恒載：桿件自重，標(biāo)志、設(shè)施自重等；

2）活載：風(fēng)荷載（取值按GB 50009—2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》執(zhí)行），雪荷載相對(duì)于風(fēng)荷載在此不予考慮[1]。

表1 3個(gè)城市各類交通標(biāo)志桿件尺寸、規(guī)格表 mm

3.2 計(jì)算模型

借助Midas Civil計(jì)算軟件建立有限元模型，將立柱和橫梁按梁?jiǎn)卧M，標(biāo)牌按板單元模擬，將桿件、設(shè)施自重和風(fēng)荷載分別按恒載和活載輸入，計(jì)算得到各交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)的變形值。

3.3 計(jì)算結(jié)果

各城市中主要桿件變形計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 3個(gè)城市各類交通標(biāo)志桿件變形計(jì)算結(jié)果匯總表

4 交通標(biāo)志變形控制取值

4.1 規(guī)范對(duì)變形控制描述

根據(jù)GB 501038—2015《城市道路交通標(biāo)志和標(biāo)線設(shè)置規(guī)范》中對(duì)結(jié)構(gòu)計(jì)算參考規(guī)范的描述，交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)通常選取Q235或Q345無(wú)縫鋼管作為主要受力結(jié)構(gòu)[2]，故變形控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)將GB 50017—2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》作為主要依據(jù)，而GB 50017—2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》主要適用于工業(yè)與民用建筑的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在附錄B.1中并未提出對(duì)應(yīng)交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)型式的變形容許值。

CECS 148：2003《戶外廣告設(shè)施鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中對(duì)廣告牌鋼結(jié)構(gòu)變形做出如下規(guī)定：

1）在風(fēng)荷載（標(biāo)準(zhǔn)值）作用下，落地式廣告牌鋼結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的水平變形應(yīng)不超過(guò)該點(diǎn)離地高度的1/100。

2）在風(fēng)荷載（標(biāo)準(zhǔn)值）作用下，落地式廣告牌鋼結(jié)構(gòu)橫梁的變形限值為l/150（l為橫梁跨度）。

3）在風(fēng)荷載（標(biāo)準(zhǔn)值）作用下，墻面式廣告牌鋼結(jié)構(gòu)懸臂梁的變形限值為l/150（l為懸臂長(zhǎng)度）。

4）在風(fēng)荷載（標(biāo)準(zhǔn)值）作用下，屋頂式廣告牌鋼結(jié)構(gòu)立柱和橫梁的變形限值與落地式廣告牌鋼結(jié)構(gòu)相同[3]。

若將CECS 148：2003《戶外廣告設(shè)施鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中變形控制值作為交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邊界條件，除單立柱式結(jié)構(gòu)能滿足要求外，其余交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)桿件規(guī)格需增加50%～100%方能滿足要求。可見，由于結(jié)構(gòu)型式的不同，該變形控制值與交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)并不匹配。

4.2 交通標(biāo)志變形控制建議值

GB 50017—2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》3.1.3中對(duì)正常使用極限狀態(tài)表述如下：“影響結(jié)構(gòu)、構(gòu)件、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用或外觀的變形，影響正常使用的振動(dòng)，影響正常使用或耐久性能的局部損壞。”[4]通過(guò)與交警部門溝通，交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)在一定幅度內(nèi)的彈性變形并不影響其正常使用。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)景觀效果和各城市交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)變形計(jì)算結(jié)果，各類交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)變形控制建議值見表3。

表3 各類交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)變形控制建議值

5 結(jié)語(yǔ)

城市道路中各類交通標(biāo)志數(shù)量眾多，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在規(guī)范要求的基礎(chǔ)上做到經(jīng)濟(jì)、美觀。規(guī)范中雖然對(duì)計(jì)算方法和理論依據(jù)給予說(shuō)明，在設(shè)計(jì)過(guò)程中也要求設(shè)計(jì)人員具有豐富的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，選取正確的計(jì)算參數(shù)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(biāo)志結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的參考，其普遍適用性還需進(jìn)一步研究。