阅读说明：本技术 一种抗风交通标志牌及其安装方法 (Wind-resistant traffic sign board and installation method thereof ) 是由 姜涛 杨曼娟 夏挚宇 于 2020-06-15 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种抗风交通标志牌及其安装方法。本发明包括标志牌牌板、角度转换构件和标志牌立梁。标志牌牌板包括多个并排布置的带倾角叶片,每个叶片的边缘均设置折边,叶片并排布置方向可选择横向布置或竖向布置；角度转换构件的两个前臂与叶片铆接,角度转换构件两个后臂与标志牌立梁铆接；叶片表面设置有逆反射层。本发明通过带倾角叶片间的间隙引导气流通过标志牌,大幅减小标志牌牌板的受风面积,进而减少牌板承受的风载,提高标志牌的抗风性能。多个带倾角叶片组成的抗风交通标志牌设计减少牌板承受的风压,降低了风对交通标志牌牌板的弯折破坏和牌架的倾斜破坏,延长使用寿命,降低了交通标志牌建设和维护的成本,减少了人力物力的支出。(The invention relates to a wind-resistant traffic sign board and an installation method thereof. The invention comprises a signboard board, an angle conversion component and a signboard vertical beam. The signboard board comprises a plurality of blades with inclination angles arranged side by side, the edge of each blade is provided with a folded edge, and the arrangement directions of the blades side by side can be selected to be transversely arranged or vertically arranged; two front arms of the angle conversion component are riveted with the blades, and two rear arms of the angle conversion component are riveted with the vertical beam of the signboard; the surface of the blade is provided with a retro-reflection layer. According to the invention, the air flow is guided to pass through the signboard through the gaps among the blades with the inclination angles, so that the wind area of the board plate of the signboard is greatly reduced, the wind load borne by the board plate is further reduced, and the wind resistance of the signboard is improved. The wind-resistant traffic sign board formed by the blades with the inclination angles is designed to reduce wind pressure borne by the board plate, reduce bending damage of wind to the board plate of the traffic sign board and inclination damage of the board frame, prolong the service life, reduce the construction and maintenance cost of the traffic sign board and reduce the expenditure of manpower and material resources.)

一种抗风交通标志牌及其安装方法

技术领域

本发明属于公路交通设施技术领域，涉及一种抗风交通标志牌及其安装方法。具体地是一种由多个并排布置的叶片作为标志牌底板来提高抗风稳定性的交通标志牌。

背景技术

随着世界经济的迅猛发展，全球现代化进程刻不容缓。高速公路被誉为一个国家走向现代化的桥梁，是发展现代交通业的必经之路。其中，交通标志牌被誉为“公路灯塔”，是介绍道路交通信息和保障道路交通安全的重要设施。为了解决高速公路建设过程中出现的因交通标志牌牌板受强风易弯折破坏甚至牌架的倾斜破坏而影响其使用功能的问题，并满足经济、抗风稳定性、视觉友好性(视认性)等要求，延长其使用寿命，减少其维护费用，交通标志牌的结构形式不断发展创新。

传统交通标志牌迎风面大，交通标志牌需要承受很大的风荷载，结构抗风能力不足，具有标志牌更换周期短和维护费用高等缺点，浪费了大量的资源。值得一提的是，对于采用悬臂式结构类型的交通标志牌，其牌面承受风荷载过大会导致悬臂梁承受过大的弯矩、立柱承受过大的扭矩，因此需在设计上加大梁、柱尺寸才能满足承载力要求，由此造成材料和能源的浪费。因而由多个带倾角叶片组成的抗风交通标志牌的叶片设计，通过带倾角叶片间的间隙引导气流通过标志牌，大幅减小标志牌牌板的受风面积，进而减少牌板承受的风载，降低了风对交通标志牌牌板的弯折破坏和牌架的倾斜破坏，提高标志牌的抗风性能。本发明提出的交通标志牌牌板由多个并排布置的带倾角叶片组成，结构简单、安全可靠、性能优越、经久耐用的由多个带倾角叶片组成的抗风交通标志牌。特别是在近海海面和海岛、海岸等地势平坦、风荷载对标志牌稳定性影响较大的地区，本发明具有很强的适应性。

发明内容

本发明的目的就是提供一种抗风交通标志牌及其安装方法。通过带倾角叶片间的间隙引导气流通过标志牌，大幅减小标志牌牌板的受风面积，进而减少牌板承受的风载，降低了风对交通标志牌牌板的弯折破坏和牌架的倾斜破坏，提高标志牌的抗风性能。

本发明所述的一种抗风交通标志牌，包括标志牌牌板、角度转换构件和标志牌立梁。所述的标志牌牌板包括多个并排布置的带倾角叶片，每个叶片的边缘均设置折边，叶片并排布置方向可选择横向布置或竖向布置；角度转换构件的两个前臂与叶片铆接，角度转换构件两个后臂与标志牌立梁铆接；叶片表面设置有逆反射层。角度转换构件的两个前臂与两个后臂通过两个角度转换构件的侧板连接。每个叶片均设置两个及两个以上的角度转换构件。根据交通标志牌安装地区的基本风压和地面粗糙度参数，基于标志牌的设计所需尺寸和设计安装高度，确定标志牌的设计风压：设计风压满足下述关系：w＝γ_w×β_z×μ_s×μ_z×w₀，其中，w为标志牌的设计风压，γ_w为风荷载的荷载分项系数，β_z取标志牌的牌板顶高度处的风振系数，μ_s为风荷载的体型系数，μ_z为标志牌的牌板顶高度的风压高度高度变化系数，w₀为该地的基本风压。

叶片竖向布置标志牌的叶片尺寸与标志牌尺寸满足下述关系：B＝n_yp×b_yp×cos(α)；其中，B为标志牌牌板宽度，n_yp为叶片的数量，b_yp为叶片的宽度，α为叶片的倾角。叶片横向布置标志牌的叶片尺寸与标志牌尺寸满足下述关系：H＝n_yp×b_yp×cos(α)；其中，H为标志牌牌板长度。叶片竖向布置时，叶片倾角规定为叶片与标志牌面水平方向的夹角，以标志牌俯视图上顺时针倾角为正向。若标志牌安装在道路右侧，叶片倾角大小在0度至15度的范围内；若标志牌安装在道路左侧，叶片倾角大小在-15度至0度的范围内；若标志牌安装在道路中间，叶片倾角大小在-15度至15度的范围内。叶片横向布置时，叶片倾角规定为叶片与标志牌面水平方向的夹角，以标志牌左视图上顺时针倾角为正向，叶片倾角大小在0度至15度的范围内。交通标志牌通过标志牌立梁的滑槽结构穿入滑动螺栓与横梁连接。

风荷载的传导顺序为：标志牌牌板(叶片)-标志牌角度转换构件-标志牌立梁-标志牌横梁构件-标志牌立柱构件-标志牌埋置基础-地面。叶片承受风荷载引起的压力，多个角度转换构件分摊承受叶片传来的压力，标志牌立梁承受多个角度转换构件传来的压力。叶片竖向布置时传给角度转换构件的力满足下述关系：F_yp-zh＝w×H×b×cos(α)/n_zh；其中，n_zh为每个叶片连接的转换构件的数量。叶片横向布置时传给角度转换构件的力满足下述关系：F_yp-zh＝w×B×b×cos(α)/n_zh；无论叶片如何布置，角度转换构件传给标志牌立梁的力满足下述关系：F_zh-ll＝n_yp×F_yp-zh。

所述的角度转换构件在叶片上的投影的长度和宽度小于叶片对应方向的宽度和长度。铆钉的锚固强度应大于标志牌牌板、角度转换构件和立梁的强度。每个连接面的铆钉数量宜选择两个及两个以上，均布在连接面上。

所述的标志牌牌板、角度转换构件和标志牌立梁选用轻质高强材料制成。

所述的逆反射层选用反光膜。

上述抗风交通标志牌安装方法如下：

步骤一、工厂预制：粘贴逆反射层于叶片表面；逆反射层的粘贴工作流程按顺序为刻制反光膜，在表面贴转移膜，撕去标志牌内容以外多余部分，根据叶片的尺寸和视觉角度进行设计，切割裁剪，最后用转移膜对准交通标志牌各叶片要贴的地方压紧，撕下转移膜。在保证标志板面视认性前提下，标志牌牌面分条剪裁并粘贴于标志牌牌板表面。

步骤二、工厂预制：叶片、角度转换构件的生产加工；叶片均设置折边，折边工艺通过折边机完成。构件间的拼装工作采用焊接方式生产连接，材料优先选用钢材。对叶片数量和宽度的参数取整，减小构件生产和拼装施工的误差。同时，根据工厂机床的生产条件和运输安装条件选择合适的叶片和立梁的生产长度。

步骤三、工厂预制：叶片和标志牌角度转换构件固定连接。

步骤四、现场安装：连接角度转换构件和立梁的固定连接；若叶片采用横向并排布置，角度转换构件与立梁的固定连接工作在工厂预制完成，节省现场的施工时间。若叶片采用竖向并排布置，若角度转换构件与立梁的固定连接工作在工厂预制完成则会导致整体尺寸大，为节省运输成本，选择现场安装完成连接角度转换构件和标志牌立梁的固定连接工作。

本发明通过带倾角叶片间的间隙引导气流通过标志牌，大幅减小标志牌牌板的受风面积，进而减少牌板承受的风载，提高标志牌的抗风性能。由多个带倾角叶片组成的抗风交通标志牌设计减少牌板承受的风压，降低了风对交通标志牌牌板的弯折破坏和牌架的倾斜破坏，延长其使用寿命，降低了交通标志牌建设和维护的成本，减少了人力物力的支出。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1中角度转换构件的结构示意图；

图3为图1中角度转换构件的另一结构示意图；

图4为本发明的优选实施方式结构示意图；

图5为本发明的局部安装结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步的说明。

如图1所示，一种抗风交通标志牌包括标志牌牌板、角度转换构件和标志牌立梁。标志牌牌板包括多个并排布置的带倾角叶片。每个叶片的边缘均设置折边。叶片并排布置方向可选择横向布置或竖向布置。叶片1与标志牌立梁3通过角度转换构件2连接，叶片表面设置有逆反射层。叶片1与角度转换构件2的连接通过角度转换构件的两个前臂2a与叶片1铆接实现，而角度转换构件2与标志牌立梁3的连接通过角度转换构件的两个后臂2b与立梁3铆接实现。其中，角度转换构件的两个前臂2a与两个后臂2b通过两个角度转换构件的侧板2c连接。每个叶片均应配置两个及两个以上的角度转换构件。角度转换构件在叶片上的投影的长度和宽度小于叶片对应方向的宽度和长度。铆钉的锚固强度应大于标志牌牌板、角度转换构件和立梁的强度。每个连接面的铆钉数量宜选择两个及两个以上，均布在连接面上，铆钉的铆钉间距与其到连接面边缘的最大距离(间距)和最小距离(间距)应满足钢结构连接铆钉的规定。

根据交通标志牌安装地区的基本风压和地面粗糙度参数，基于标志牌的设计所需尺寸和设计安装高度，确定标志牌的设计风压。设计风压的计算公式为：w＝γ_w×β_z×μ_s×μ_z×w₀，其中，w为标志牌的设计风压，γ_w为风荷载的荷载分项系数，β_z取标志牌的牌板顶高度处的风振系数，μ_s为风荷载的体型系数，μ_z为标志牌的牌板顶高度的风压高度高度变化系数，w₀为该地的基本风压。尺寸包括交通标志牌构件的长度、宽度、厚度等；

根据交通标志牌的设计使用年限和荷载情况，选择交通标志牌的类型和标志牌涂层、标志牌牌板、角度转换构件和标志牌立梁的材料。其中，因为标志牌的结构类型不影响标志牌面的受力和使用，本发明中运用的结构类型范围包括单柱式、单悬臂式、双悬臂式和门架式等。

标志牌牌板、角度转换构件和标志牌立梁的材料可选用铝合金板、薄钢板、合成树脂类板等轻质高强材料。标志牌涂层的材料可选用反光膜或其他可实现逆反射的材料。针对某些特殊地区，如沙漠、沿海地区，还需要考虑其耐久性的问题选择构件材料；根据交通标志牌的朝向，在满***通标志牌的工作视觉效果(视认性)的前提下，确定叶片倾角的方向(横向布置或竖向布置)和大小(数目)，使气流穿过标志牌的效率最高。叶片竖向布置标志牌的叶片尺寸与标志牌尺寸满足下述关系：B＝n_yp×b_yp×cos(α)；其中，B为标志牌牌板宽度，n_yp为叶片的数量，b_yp为叶片的宽度，α为叶片的倾角。叶片横向布置标志牌的叶片尺寸与标志牌尺寸满足下述关系：H＝n_yp×b_yp×cos(α)；其中，H为标志牌牌板长度。

由于成本因素，从整体角度来看，没有一种特定的叶片倾角的大小和数目可以被推荐为最佳的配置参数：风荷载随着叶片倾角的增大和叶片数量的增加而减小，但标志牌的建造成本也之增加。其中，交通牌的工作视觉效果(视认性)即在保证道路上驾驶员可以看清交通标志牌的内容的前提下进行设计，道路上车辆仰视本交通标志牌的视觉效果图，如图4所示；

交通牌的工作视觉效果(视认性)可取驾驶员或行人距离标志牌30米至110米、角度为-15度至15度的范围内均可辨认标志牌的内容来确定标志牌叶片的方向和倾角大小。其中，倾角大小宜在-15度至15度的范围内选取以确保标志牌的视认性。

交通标志牌主要承受自身重力荷载和风荷载。其中，风荷载的计算是确定本标志牌构件尺寸和构件强度的重要步骤。若尺寸或强度偏小，交通标志牌牌板受强风弯折破坏和牌架的倾斜破坏而影响其使用功能的问题；若尺寸或强度偏大，则会造成材料的浪费和成本的增加。

本交通标志牌的牌面与传统交通标志牌牌面的形式不同，传统交通标志牌的设计没有涉及叶片构件和角度转换构件，故传力的方式与传统标志牌不同，不能用传统标志牌的计算方法设计本交通标志牌。

如图5所示，交通标志牌通过立梁的滑槽结构穿入滑动螺栓与横梁连接。其中，风荷载的传导顺序为：标志牌牌板(叶片1)-标志牌角度转换构件2-标志牌立梁3-标志牌横梁构件4-标志牌立柱构件-标志牌埋置基础-地面。

整体受力计算时，叶片1承受风荷载引起的压力，多个角度转换构件2分摊承受叶片传来的压力，立梁3承受多个角度转换构件传来的压力。叶片竖向布置时传给角度转换构件的力可近似取为：F_yp-zh＝w×H×b×cos(α)/n_zh；其中，n_zh为每个叶片连接的转换构件的数量。叶片横向布置时传给角度转换构件的力满足下述关系：F_yp-zh＝w×B×b×cos(α)/n_zh；无论叶片如何布置，角度转换构件传给立梁的力可近似取为：F_zh-ll＝n_yp×F_yp-zh。

风荷载的设计值大小由传统交通标志牌设计的风荷载可乘以一个0.7~1.0的折减系数ψ。具体的折减系数数值需严格根据风洞实验或FCD数值模拟等方法确定。具体地，折减系数ψ可选择用r_MT、r_MW、r_FT、r_FW等参数表示。

其中，r_MT为本专利标志牌的立柱与地面连接点处的总弯矩与传统标志牌立柱与地面连接点处的总弯矩的比值，r_MW为本专利标志牌的立柱与地面连接点处的垂直于迎风面的的力引起的弯矩与地面连接点处的垂直于迎风面的的力引起的弯矩的比值，r_FT为本专利标志牌的立柱与地面连接点处的合力与传统标志牌立柱与地面连接点处的合力的比值，r_FW本专利标志牌的立柱与地面连接点处的迎风面的垂直力与传统标志牌立柱与地面连接点处的迎风面的垂直力的比值。

上述交通牌的生产、安装方法具体包括如下步骤：

步骤一、工厂预制：粘贴逆反射材料于叶片表面；逆反射材料的一般粘贴工作流程按顺序为刻制反光膜，在表面贴转移膜，撕去标志牌内容以外多余部分，根据叶片的尺寸和视觉角度进行设计，切割裁剪，最后用转移膜对准交通标志牌各叶片要贴的地方压紧，撕下转移膜。应当指出，考虑到减低成本、提高生产效率、实现工业化流水线生产，可优先选择电刻膜工艺和数码打印工艺等高效的制作工艺。在保证标志板面视认性前提下，标志牌牌面分条剪裁并粘贴于标志牌牌板表面。

步骤二、工厂预制：叶片、标志牌角度转换构件等构件的生产加工；叶片均设置折边，折边工艺可通过折边机完成。构件间的拼装工作采用焊接，材料优先选用钢材，且由于铝合金的焊接性能较差，应避免使用铝合金作为生产材料。对叶片数量和宽度的参数确定中，对于实际工程，参数选择须对叶片的宽度和叶片的数量取整，有利于控制构件生产和拼装施工的误差。根据工厂机床的生产条件和运输安装条件选择合适的叶片和标志牌立梁的生产长度。

步骤三、工厂预制：叶片和标志牌角度转换构件固定连接；叶片和角度转换构件焊接。

步骤四、现场安装：角度转换构件和标志牌立梁的固定连接；若叶片采用横向并排布置，角度转换构件与立梁的固定连接工作可选择在工厂预制完成，节省现场的施工时间。若叶片采用竖向并排布置，若角度转换构件与立梁的固定连接工作可选择在工厂预制完成则会导致整体尺寸大，为节省运输成本，在这种情况下，宜优先选择现场安装完成连接角度转换构件和立梁的固定连接工作。角度转换构件和标志牌立梁焊接。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。