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第四章交通工程管理设施设计教学内容1）道路交通标志2）道路交通标线3）交通信号灯1道路交通标志1.9可变信息标志一种因交通、道路、气候等状况的变化而改变显示内容的标志。一般用作速度控制、车到控制、道路状况、气象状况及其他内容的显示1）显示方式高亮度发光二极管（LED）、翻板式、字幕式、光纤式，可根据功能要求、显示内容、控制方式、环保节能、经济性等因素进行选择1.9可变信息标志2）板面1.9可变信息标志3）设置结合路网交通管理需求，高速公路或城市快速路出入口前合适路段长隧道入口前潮汐车道起始路段和可变导向车道进入路口前有特殊要求的路段1道路交通标志1.10交通标志的设置1）标准化规定按规定，道路交通标志的设置应在规定视距内最显眼的位置按国际流行的右行交通规则，道路标志一般设在车道右上方，必须避免树木、广告牌、其他构筑物的干扰1.10交通标志的设置根据道路情况设在左侧的警告标志广告牌尺寸太大交通标志是道路执法的依据，必须按规定设置，以避免可能出现的纠纷，造成交通事故。未设交通标志的交通要道共32页第24页隐如树丛的交通标志1.10交通标志的设置2）标志设置原则整体性：根据交通条件，标志布置必须考虑区域范围的连贯、统一、合理。各类标志、标线及其他设施的含义不同，当同时出现在某一场合时可能存在矛盾禁止直行标志红灯禁止右行标志标线中画了直行车道标线中画了右行车道1.10交通标志的设置2）标志设置原则服务性：交通设施设置是一项公益事业，其目的就是确保交通的顺畅、高效、安全、舒适服务对象——驾驶人，特别是陌生的外地司机重复性：现代交通效率很高，驾驶员稍有不慎将会作出错误判断，因此造成严重的后果。精力高度集中的司机在行驶中可能错过或没看清或不能确定某项提示，他需要在继续行驶（一般不能停车问讯）过程中对一些内容进行确认。因此，一些重要的信息应提前和重复显示1.10交通标志的设置2）标志设置原则合理性：交通标志要选择合理的提前量，充分考虑驾驶员生理反映的时差，特别是高速公路上行车。具体提前量根据道路设计车速确定，以保证驾驶员在该距离范围内，能够安全、顺畅地完成必要的动作禁停标志设置：设在禁停路段原地，并在起点、中间点、终点等处多点设置；预停靠的车辆处于靠边、慢速或静止状态禁直行标志设置：设在有分流支路交道口之前和之后，即禁直行标志（在路口前）＋禁行标志（在路口后）1.10交通标志的设置2）标志设置原则明确性：标志设置要应简单明了，避免干扰和相互干扰采取措施：禁设广告，修剪树枝，多个标志同时设置时，注意上下、左右顺序等统一性：交通系统是多种交通设施的统一，要求其位置、内容、逻辑的适应普通标志牌、实时电子标牌、现场交警三者的统一，若出现矛盾，首先应以现场人员指挥为准，无警员时以动态信息为准法律性：设置本身的合法性，不占用周边建筑物、人行道等界限，保持净空，维护人权等法律效应，道路管理执法者的执法依据1道路交通标志1.11交通标志的安装1）强度要求安全、美观、明显、合理，达到使用年限2）位置要求标志设置的着地点不能侵入公路建筑界限之内，也不能超出道路征地界线之外标志下缘离地面最小高度为1米大型标志进入公路上空时，下部高度大于道路设计通车限高1.11交通标志的安装小型标志，安装于道路右侧上方大型标志注意不能侵入道路上空注意巨型标志下部高度1.11交通标志的安装3）支撑方式—柱式1.11交通标志的安装3）支撑方式—悬臂式1.11交通标志的安装3）支撑方式—门架式1.11交通标志的安装3）支撑方式—附着式1.11交通标志的安装4）安装角度1.11交通标志的安装4）安装角度1道路交通标志1.12交通标志的构造材料选择必须考虑温度、湿度、风力等影响常用材料（轻型材料）：铝合金板、薄钢板、合成树脂类板材、木板及其他板材结构设计首先应完成具体结构形式的构思，包括选用的形状、尺寸、材料、表面处理、制造安装工艺等问题1）面板材料选用板材的相关指标符合GB/T23827和相关规定1.12交通标志的构造H型钢、槽钢、钢管、木材、合成材料及钢筋混凝土管立柱的断面尺寸、连接方式、基础大小等，根据设置地点的风力、板面大小及支撑方式计算确定2）常用支撑材料3）连接结构、连接件基座螺栓连接1.12交通标志的构造不同尺寸标志承受的荷载大小不等，立柱连接多采用浇注混凝土或钢筋混凝土基础4）钢筋混凝土基础立柱预埋件混凝土基础边坡硬土基础连接图1道路交通标志1.13交通标志结构设计充分考虑结构自重和外界作用的影响，对各类标志结构进行参数设计和验算强度设计与校核1）结构设计结构设计内容变形设计与校核基础设计与校核自然环境中风载的作用是主要的，对于大型结构，如龙门，还要考虑自重；对于小型结构，如单柱式，自重可忽略，但由于比较单薄，要考虑结构的变形1.13交通标志结构设计外荷载作用下保持强度、刚度、稳定性1）结构设计结构设计的要求宏伟壮观、美观协调结构设计的假设荷载的垂直性荷载的均匀性结构的均匀性基础的稳定性风载垂直于标志牌表面荷载均匀结构均匀尺寸对称自重Q1.13交通标志结构设计自然环境下的钢结构设计影响因素很复杂，通常是按假设的理想情况进行计算，然后对设计结果作适当修正2）基本假设主要外力为风载，风载方向与标志板面垂直双立柱构造时，风载作用均布横梁数大于1时，风载作用均布对称悬臂构造时，两侧版面完全一致门架式构造时，风载对称标志基础小于3M时不计摩擦阻力和弹性抗力1.13交通标志结构设计不同结构受力形式有很大区别，计算时可参照下列三种荷载受力模型3）荷载基本模型①固定端悬臂梁②固定端直角悬臂梁③门架式双立柱横梁风向1.13交通标志结构设计标志结构4）立柱构造标志牌支撑的主要方式是采用型材和钢筋混凝土构件基础立柱与标志牌之间的连接要根据尺寸大小、立柱截面形状等参数来确定，常见的方式有箍接1.13交通标志结构设计结构件连接方式4）立柱构造上述情形1，固定端悬臂梁，面板位于顶部，受均布风载，可等效为一个集中荷载；立柱风载可视为线性均布面板加强筋支架立柱铆接或焊接螺栓螺母铆接或焊接受力模型分析1.13交通标志结构设计立柱基础4）立柱构造与其他固定构筑物一样，该单立柱的支撑应设计相匹配的地下基础基础一般由混凝土独立基础、预埋件两部分构成，尺寸参数的选择主要依据：地区最强风力（查询历年资料）；标志牌尺寸大小；立柱（或其他）结构形式由于常年的日晒雨淋，要进行地下预埋件、地面连接件以及金属立柱本身的防腐处理（油漆、镀锌等表面处理）预埋件安装地点标志立柱混凝土基础1.13交通标志结构设计风荷载的计算4）立柱构造标志牌荷载理论计算公式Fwb＝γOγQ［（ρCv2/2）∑（Wbi×Hbi）］/1000式中：Fwb——标志板风载，单位kNγO——结构重要性系数，一般取1γQ——荷载系数，一般取1.4ρ——空气密度，单位Ns2/m4，一般取1.2258C——风力系数，一般取1.2v——风速，单位m/sn——标志板的数量Wbi、Hbi——第i块标志板的长度、宽度1.13交通标志结构设计风荷载的计算4）立柱构造柱、梁风载理论计算公式Fwp＝γOγQ［（ρCv2/2）（Wp×Hpn）］/1000式中：Fwp——单根立柱、横梁所受风力，单位kNWp——单根立柱、横梁迎风面宽，单位mHpn——单根立柱、横梁迎风面高，单位m其余符号与上式相同。流体力学的计算较为复杂，影响准确性的因素较多，因此对风载计算结果要根据具体情况进行修正。1.13交通标志结构设计立柱、横梁参数设计4）立柱构造力学分析：根据不同的立柱、横梁结构形式建立力学模型，考虑重力、最大风力（大小、方向、作用点）的组合效果（等效力）力学分析：判断受力危险点，按材料力学公式计算危险点正应力、剪应力等，并确定截面尺寸力学分析：必要时根据材料许用极限应力和稳定性理论对结构进行验算1.13交通标志结构设计立柱、横梁参数设计4）立柱构造相关理论与应用公式：材料许用极限应力、修整系数等材料综合机械性能不同材料许用应力的使用范围拉、扭、剪、弯四种主要受力形式及组合目前交通标志构造多采用杆、板类金属结构，主要理论和方法来字“建筑钢结构设计原理”1.13交通标志结构设计立柱、横梁参数设计4）立柱构造常见结构受力分析立柱式、对称式悬臂结构立柱设计：单柱结构，立柱可看成固定端悬臂梁，有关荷载可根据风载公式计算不计重力时，结构为纯弯曲受力，危险点处于立柱跟部边缘标志板正反面两侧考虑重力影响，假设自重位于形心，立柱受载形式为压、弯组合危险点1.13交通标志结构设计立柱、横梁参数设计4）立柱构造常见结构受力分析悬臂式横梁设计：横梁可看成水平固定端悬臂梁，风载方向水平、重力方向垂直向下结构受成90°的横向力，属组合弯曲，危险点处于横梁跟部与立柱相连处边缘为空间受力，应分别求得风力、重力在危险截面极值点产生的弯矩，再进行矢量合成危险点风载重力1.13交通标志结构设计立柱、横梁参数设计4）立柱构造常见结构受力分析悬臂式横梁设计力学模型：立柱跟部与基础固定，顶部与单横梁相连为空间应力，应分别求得危险断面上的四项应力值，再计算主应力，最后按第三（或第四）强度理论作强度校核重力危险截面风载风载1.13交通标志结构设计立柱、横梁参数设计4）立柱构造常见结构受力分析悬臂式横梁设计力学模型：立柱跟部与基础固定，顶部与单横梁相连受力分析：横梁上风载造成的弯矩对立柱形成扭矩；横梁部分总重力对立柱造成正面弯矩；立柱自身所受风力造成弯矩；标志、横梁、立柱总重力造成轴向压力重力危险截面风载风载1.13交通标志结构设计立柱、横梁参数设计4）立柱构造常见结构受力分析门架式结构设计：结构类型很多，设计参数的确定与校核要根据具体情况计算分析：总重力两端均分；立柱设计与上述第一种情况相同；横梁按桁架设计，应从各个连杆、总体强度两方面考虑1.13交通标志结构设计立柱、横梁刚度设计与校核4）立柱构造金属结构中，按强度条件设计的参数一般使框架显得单薄，可能在一定条件下丧失稳定。因此，要保证安全必须进行结构的刚度校核悬臂、简支梁等简单构造，一般应在强度条件的基础上，进行组合荷载作用下的挠度计算1.13交通标志结构设计立柱、横梁刚度设计与校核4）立柱构造许用挠度：交通标志结构标准［ν］＝1/100～1/150叠加法求组合变形：标志结构承受的荷载通常是空间组合作用，可运用叠加法分别对单项作用力产生的变形（挠度、转角）进行计算，最后叠加（注意方向）；建筑中考虑结构自重时通常设计一定的预拱度，以利于在使用时的补偿预拱度1.13交通标志结构设计连接零件（标准件）选用与校核4）立柱构造螺栓、螺母尺寸选择螺牙根部剪切校核螺栓拉伸强度校核轴向拉力螺母拧紧钢构件1钢构件2防松弹簧垫圈防划伤平垫圈1.13交通标志结构设计基础的设计与验算4）立柱构造标志基础位置：压实度较好的路堤；三角地带；其他坚实地面基础参数设计：基础参数包括深基础、浅基础（3米为界限）、基础桩、素混凝土、钢筋混凝土1.13交通标志结构设计基础的设计与验算4）立柱构造基础验算基底应力计算：确定基础埋置深度、构造尺寸后，根据地面最恶劣的荷载组合，计算基础与地基之间的应力大小及其分布（基底应力）条件：基底应力不超过地基持力层的强度基础的建造使地基原有土的应力发生了变化，主要体现为垂直向下的沉降1.13交通标志结构设计基础的设计与验算4）立柱构造基础验算基底应力包括土自重应力和附加应力两部分。由于土壤一般不承受拉力，因此应力正、负号的规定及意义与材料力学不同基底合力偏心计算：合力偏心距要在基础产生附加弯矩，将造成整体不均匀沉降倾覆稳定性计算：基底应力十分复杂，所有横向、斜向、作用线偏移荷载都可能造成基础倾覆。基础抗倾覆稳定系数要求大于1.3滑动稳定性计算：抗滑移稳定系数≥1.31道路交通标志1.14反光与照明设计反光材料的种类和性能1）交通标志反光（被动照明）高效、安全的夜间行车要求交通标志夜间的可视性，采取主动照明和被动照明两种措施种类：透镜型、棱镜型、密封胶囊（反射膜）原理：利用光源与标志不同的相对位置，获取广角反射、逆反射效果性能：逆反射系数分1～5级，其中一级反射效果最好，五