交通标志结构设计的理论与方法

（河南工建工程设计有限公司，河南 平顶山 467000）

交通标志是通过一定的结构支撑方式、用图形符号和文字向道路使用者传递特定信息、用以管理交通的安全设施。为使交通标志在各种自然环境下,都能固定不间断地发挥功能,在结构设计时,就要充分考虑到其在承受荷载时的力学强度、刚度和稳定性。同时,由于交通标志为道路的一部分,在进行结构设计时,还要兼顾其对道路美化所起的作用,利用一切条件，尽量使其结构雄伟、壮观、大方，与道路沿线环境相协调。

一、交通标志结构的主要分类

结合实际应用经验，目前常用的交通标志结构主要有以下几种：第一，柱式结构，此类结构位于道路左右两侧的边缘线外侧，如果标志牌固定在一根立柱结构上，那么此类结构为单柱式，若固定位置为两个立柱，那么此类结构为双柱式，以此类推。第二，悬臂式结构，这也是常用的标志结构，其主要是将标志牌固定在悬臂结构处，位于道路左右两侧的边缘线外侧，如果只有一侧有标志牌结构，那么此类结构为单悬臂式结构，若两侧均有标志板，那么此类结构称作是双悬臂式结构。第三，门架式结构，即将标志牌安装在道路正上方的门架位置处，为行车提示一些重要信息[1]。

二、交通标志结构设计的理论分析

（一）设计原则

在具体的设计过程中，需要遵循以下设计原则：第一，完整性原则，在道路交通运行过程中，需要使用到大量的标志牌，内容包括行驶标志、速度标志、危险提示标志等，在对其进行设计时，内容必须满足待安装区域的基本需求。第二，明显性原则，标志牌的设置位置必须醒目，尤其是在夜晚行驶阶段，醒目的警示牌能够起到良好的引导作用。在具体设计中，可以通过调整标志牌颜色、附加灯光效果等措施，来提升标志牌的醒目特征。第三，耐久性原则，标志牌长年累月在外暴露，风吹雨淋，标志牌材质质量决定着使用时间。因此，标志牌在设计时要求其具备较长的使用寿命，同时具备较强的耐腐性，能够抵御外界环境带来的干扰[2]。

（二）标志牌涉及风荷载、承压等数值计算

在具体的设计过程中，其涉及到的计算内容包括风载荷强度、立柱结构承压、横梁承压情况等，在具体的设计中，可以借助相应的公式进行辅助，以立柱所受风载荷为例，在计算时，可以使用以下公式：Fwp=V0VQ[(1/2dCV2)(Wp× Hpn)]/1000，其中Fwp表示立柱结构所受到的风载荷情况，单位为kN；C 表示风力系数，具体数值可以查阅对应规范进行获取；W 表示立柱结构的结构迎风面宽度，单位为m；Hpn表示立柱结构的结构迎风面高度，单位为m；V表示风速，单位为m/s；V0表示结构的重要性系数，可翻阅规范进行获取；VQ表示标准的风载荷数值[3]。

（三）基础设计验算

完成相关参数信息计算之后，可以对其进行基础设计验算工作，主要的验算内容如下：第一，对于结构设计位置进行验算，确定设计位置、设计数量等参数的合规性，尤其是一些地形复杂区域的交通路段，需要梳理各标志牌的相对位置，从而提高结构应用的可靠性。第二，各类型参数信息的验算，包括结构内部应力、偏心距情况、结构稳定性验算等内容，若检验结果在允许误差值以内，那么表明参数满足要求，可以着手进行下阶段的操作。

三、交通标志结构设计方法分析

（一）结构形式筛选

在结果设计过程中，应选择恰当的设计方法来优化结构形式筛选结果。在具体的筛选过程中，应注意以下几点应用内容：第一，对于道路交通的基本参数进行了解，如道路宽度、道路等级、车流量情况等，以此为基础进行标志牌宽度、高度的设计，提升标志牌的适用性。第二，细化具体的设计内容，目前道路间的关联度较强，有些道路会出现多条道路汇集的情况，针对此类情况，在具体的应用设计中，需要明确每个路口所需要标志种类、数量，提高结构设计内容的针对性，提高交通行驶环境的安全性。

（二）进行合理分组

上述章节中已经提到，在道路交通运行过程中，需要应用到的标志种类、标志数量较多，即便是同一标志，在不同的行驶路段，其尺寸、安装方式也存在着较大的不同。因此在对其进行优化设计时，需要做好相应的分组工作，提升材料本身的利用效率，降低标志牌安装阶段的施工成本。结合以往的设计经验，对于结构进行分组时，最恰当地分组数为3 到5 组，采用有限元模型来优化具体的搭配情况。有时在设计过程中，也可以利用跳跃式面积差法对于结构组合方式进行设计，以此来得到造价最低的设计方案，减少施工成本的支出。

（三）优化结构设计

完成上述设计内容后，还需要对标志牌结构进行优化设计，具体的设计工作中，经常使用到的方法为有限元模型、回归方程分析法、最小二乘法等。在具体的优化设计中，以有限元模型为例，在具体设计中，需要对结构参数内容进行分类，参照上文中提及到的分组方式，将其作为一个有限元，对于其所占比例进行确定，组建可靠的有限元分析模型。利用模型得到相应的计算结果后，还需要对其进行验算，验算过程参照上文中基础设计验算提及的步骤和注意事项，从而得到更加可靠的设计结果，提升设计方案内容的可行性和适用性。

结束语

综上所述，交通标志的结构设计是一项繁复的工作，它必须能在各种自然环境下固定不间断地发挥信息传递、交通管理的功能，而且它所在位置处的道路条件、交通条件可能千变万化，而标志所要传递的信息也可能多种多样，这也增加了设计过程的复杂程度。依据基础理论进行设计内容的优化，不仅可以提升设计内容的合理性，而且对于提高居民出行环境便捷性有着积极地作用。