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龙门架交通标志杆伏化设计

发布日期:2018年4月25日

  目前我国高速公路与城市大中型道路建设快速发展,交通标志杆在现阶段使用数量越来越多。据统计,交通标志杆件成本约占整个交通建设项日总成本5%-7%。当前国内外研究者对交通标志杆进行了一些研究和探索,姜小锋与龙绛珠等人基于Midascivil软件对交通标志杆进行建模分析,从提高标志杆承载力、减轻自重角度进行了交通标志杆的优化设计,研究设计出一种新型单向悬臂式交通标志杆。曹元军和周志成研究了标志杆结构的受力情况,对常规有限元法和精确有限元法在设计交通标志结构时做了对比分析,阐明’厂精确有限元方法在结构上更具有优势。目前龙门架杆件是按经验值进行设计的,没有理论依据支撑,很多设计出的龙门架都没有统一的标准,尺寸五花八门,虽满足其承载力要求,但没有节约材料,降低成本。满应力法是从结构力学原理出发,以充分发挥结构材料特性为目的,将结构截面尺寸作为变量,通过优化截面尺寸使结构重量最轻,充分达到其设计强度,以达到优化的目的。本文根据交通标志结构的相关研究,运用满应力法对龙门架立住和横梁截面尺寸进行优化设计,满足交通标志杆的承载力要求,同时也符合道路交通建设的设计需要。
  1龙门架交通标志杆伏化设计数学
  模型参数
  本文选择龙门架立柱与横梁的截面尺寸为主要设计变量,标志杆总体积为目标函数,强度稳定约束条件、刚度约束条件、截面尺寸约束条件(标志秆立柱最小尺寸定义为50mm,横梁最小尺寸定义为30mm)、结构整体约束条件为主要约束条件。其中龙门架立柱.与横梁的截面尺寸,在杆件壁厚确定的情况下,确定杆件的内径即可。
  2基于满应力法优化设计
  满应力法优化设计程序
  通过对满应力法原理以及分析过程的理解,绘制了满应力法优化设计流程,见图I。该优化程序基于一般的连续性设计变量结构优化设计程序,进一步将其适用到龙门架交通标志杆基于离散型变量的满应力设计。

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