城市高架桥限高架结构总体设计综述

徐戚 黄磊

【摘要】 介绍了城市高架桥限高架结构总体设计综述，以及关键设备部分技术解决方法。

【关键词】 城市高架桥 限高架 结构总体 解决方法

一、引言

随着城市规模拓展的快速推进，城市交通出行距离及出行结构发生了巨大变化，在大发展大建设的环境政策支持下，作为快速出行载体之一的高架道路系统已初具规模，为提高高架桥通行效率，保障桥体安全及交通安全，另一方面杜绝超载超限车辆驶入高架桥，避免对桥体造成致命的破坏及安全隐患或事故的发生。

二、概述

城市高架桥限高架系统主要用于城市高架桥匝道口及城市下穿桥等道路建设服务。城市高架桥限高架系统特点：与过去的常规固定道路限高架相比较，其设备组成及结构设计，更具智能化、先进性、复杂性，分别可以前端手动控制、前端遥控控制、远程后台控制等；其次，具有系统的过载保护装置，当限高架受到外力碰撞时，系统程序会发出报警信号，程序自动停止，从而保护限高横杆。

三、结构总体设计

3.1环境条件

1、工作温度 室外- 20 ℃～ + 50 ℃

室内0 ℃～ + 40 ℃

贮存温度 室外- 20 ℃～ + 55 ℃

相对湿度 室外95～98 %（ + 30 ℃时）

室内90～96 %（ + 30 ℃时）

2、风载荷 24.5m/ s 保精度

32m/ s 不破坏

3、可靠性及维修性

平均无故障工作时间 MTBF > 12h

平均修复时间 MTTR < 0. 5h

4、海拔高度≤2000m

3.2前端伺服控制设计

1、伺服系统采用高精度马达和减速机，通过设备PLC、驱动器等电气设备作为控制单元，所需设备载荷为 120kg，限高架的总行程为3m，查机械设计手册传动机构总效率在0.9以上，且安全系数按照1.5设计，选用400W规格马达。 2、以解决现场突发情况，快速响应限高设计要求，根据机械设计原理，设计带有自锁功能的减速箱，通过速比配合，使限高系统发挥最大效果。如果伺服系统无法工作或远程控制出现网络故障无法工作时，利用减速箱的手摇机构可以使限高杆上升至最高点5.5m。

3.3升降横杆结构设计

1、升降横杆主要功能：（a）作为匝道控制限高杆（b）提醒过往驾驶人员，前方有限高警示；（c）在车辆冲击下，横杆能及时断裂。2、升降上横杆采用150mmx100mmx2.5mm方型铝管， 为了减小摩擦，在横杆的末端安装橡胶轮，防止其摩擦过大导致马达卡死或手摇力过大，橡胶轮直径60，利用螺栓与连接轴紧固。升降下横杆采用60mmx60mmx2mm工程塑料材质，当被车辆撞击时，工程塑料杆可以断裂，从而减少车辆损失，保护驾驶人员的安全。3、由于控制属于室外道路环境中使用，外观效果必须具有警示颜色，包括：警示灯、警示牌、反光膜等，根据国家道路照明及反光膜规范要求，横杆上部颜色为黄黑相间色，下部为红白色，横杆安装2.5m限高牌及频闪灯，起到警示作用，从而提醒驾驶人员，安全行驶。

四、关键技术的解决方法

1、力学模拟与试验分析设计。（a）减速箱体是设计重中之中，犹如一个大心脏，是结构设计的重点，也是难点。因此设计时采用计算机仿真设计及先进的分析软件，对减速箱体进行了优化设计，保证了其在静、动载荷下的刚度、强度和稳定的要求。（b）通过建立三维模型，再利用ANSYS对限高架体进行软件模拟分析，使其在不同工况下的结构进行分析，得到其在受力工况下，会产生变形情况和应力分布。（c）通过对应力的分析，使其在在满足限定载荷条件下， 把所得数据，与工程试验所得数据相互结合，从而验证该结构的合理性与正确性，最终确认产品的可靠性。2、传动机构设计。减速箱主要采用自锁式结构设计，产品成熟，运行可靠，其特点如下：（a） 承载力大。传动壳体采用模具一次成型结构，模具壁厚大大满足设计的要求，强度优良。采用双滚珠轴承，加大其刚性连接，增加受力面积，并能承受一定的碰撞冲击力，而不损坏整个控制系统。（b）稳定性好，配合精确。采用比较成熟的减速结构设计，增加产品的可靠性，运行更稳定；设计配合公差精确，轴向和径向扭矩好，满足设计更能要求。

五、结束语

对限高架结构总体设计，采用已有的理论技术、新的技术和创新设计，同时兼具工程实施验证，达到对道路建设的基础服务设施，加强交通管理水平，降低事故的发生率。通过对限高架的整体结构设计，并且产品也很好的应用于实际的城市高架桥道路环境中，产品运行相对稳定，并且得到客户的认可，希望同在交通领域对限高架感兴趣的设计人员有一定的参考。

参 考 文 献

[1]机械工程师手册.机械工业出版社， 2010

[2]邱成悌、赵惇殳、蒋全兴. 电子设备结构设计原理 .东南大学出版社 2005