关于城市人行天桥设计的一些探讨

关于城市人行天桥设计的一些探讨

黄志贤

北京市市政工程设计研究总院有限公司东莞分院广东东莞523000

摘要：随着城市化进程的发展，城市交通日益繁忙，车速快，车流量大，机动车交通和行人交通的矛盾越来越凸显。通过设置人行天桥是有效保障行人过街安全，同时提供车行交通效率的有效方法之一。文章主要结合城市人行天桥设计实践，针对城市人行天桥设计跟要点进行分析探讨。

关键词：天桥选址；钢结构；自振频率

一、桥位选择

天桥的设置是实现人车分流的有效方法之一，城市建设中，通常会在人流量较大的路段或者通过设置人行天桥解决人车混行的冲突，保证行人过街安全和车行交通的畅通。

首先，纵观现状的城市人行天桥，有些天桥由于选址不当或者缺少人行导流，以至于建成后，行人依旧选择原有横穿马路的平面交通，导致人行天桥建成后使用率较低。因此，在城市人行天桥桥位的选择，应先分析现状行人过马路的习惯，尽量靠近行人横穿马路的的集中节点设置，当条件受制时，应考虑护栏隔断等方式进行引导行人通过天桥过街，这样使天桥设置尽到城市人行交通系统的功能，有效解决矛盾。

其次，由于城市人行天桥墩柱和梯道落地的设置很大程度决定着桥位选择，通常会落在道路人行道和中央分隔带，而大部分人行道和分隔带地下均有大量管线布置，这就导致现状管线对天桥桥位和墩柱布置成了关键性的限制条件。所以，在城市天桥桥位选择时，应取得相关的管线勘探资料，避开重大管线，减少对现状管线的破坏和影响，避免管线保护和迁改所带来的项目投资的增加。

二、设计标准

某天桥选址现状人行道宽度约4m，人行天桥设计梯道宽度3.5m，导致天桥建成后，极大占用现有人行道，虽然解决了行人过街的需求，但却给原人行交通带来了极大的不便，社会效益得不偿失。因此，天桥宽度设计应综合过街人流量和现状人行道宽度，两者应做协调处理，不该盲目加大天桥宽度和梯道宽度，避免对原本人行道直行产生不便。

对于城市立体交通，城市道路按现行规范都是以净高不小于4.5m设计，而在人行天桥实际项目设计中，建设单位将天桥的净高标准提高到5.5m，这种标准的提高与现状的城市立体交通并不匹配，随着净高标准的提高1m，一个1：2梯道长度增加2m，一个1：4梯道长度增加4m，不尽增加了原本的占地面积，还增加行人通过天桥的爬坡高度。

三、结构材料

目前国内人行天桥上部结构以钢筋混凝土和钢结构为主。在材料选择上，应充分比较两种材料的选择在实际工程应用中的适用性。

通常来说，人行天桥的设置都是在现状人流量大的交通节点。上部结构采用钢筋混凝土结构，现场施工作业面较大，施工时对周边交通和环境干扰较大，施工周期相对较长。而采用钢结构，结构自重较轻，可以通过钢结构工厂加工，再运梁现场，施工周期较短，对现况影响较小。虽然钢结构相对混凝土结构来说，单价较高，但实际施工过程中，采用混凝土结构所带来的措施费和工期延长所增加的费用，往往导致最终两种材料形式总投资差异不大。综合考虑，在城市人行天桥建设中，繁忙路段采用钢结构较为合适。

四、结构选型

国内钢结构人行天桥在结构形式上主要以钢箱梁和钢桁架为主。两种结构形式基本上都能满足大多数天桥跨度和结构性能的需求。在没有遮雨遮阳要求的天桥设计中，钢箱梁相对钢桁架来说，体量较小，对于城市周边环境来说，融合性比较好。而对于有遮雨遮阳要求的天桥设计中，钢桁架相对钢箱梁外加装修顶棚的结构来说，体量相对较小，结构较为轻巧，应优先考虑。但针对顶棚景观要求较高的人行天桥，钢箱梁外加装饰顶棚的方案，相对钢桁架将结构与装饰顶棚融为一体来说，设计的灵活性更高。综上，钢箱梁人行天桥的适用性较为广。既可作为单梁天桥的主体结构，又能适应灵活多变城市景观。与车行桥钢箱梁相比，人行天桥钢箱梁结构设计荷载较小，且设计荷载以静力荷载为主。人行天桥钢箱梁顶板、底板和腹板加劲肋通常使用板肋即可满足设计要求。根据《公路钢结构桥梁设计规范（JTGD64-2015）》的相关条文，在钢箱梁设计的过程中，受压板件应通过合理的纵向加加劲肋的横向加劲肋布置间距，减少板件考虑局部稳定和剪力滞影响所带来的承载能力折减，提高钢材强度的利用率。

五、自振频率

我国《城市人行天桥与人行地道技术规范》（CJJ69-1995）中规定了人行天桥的上部结构竖向自振频率不应小于3HZ。人行天桥主跨钢结构设计中，在不考虑阻尼等减震装置的情况下，控制因素往往自振频率，结构承载能力富余度偏大。所以，在天桥钢箱梁或钢桁架设计中，应将结构自振频率重点作为设计考虑因素。

设计人员可以借助MIDASCIVIL等有限元分析软件，根据行人和车辆所综合测量的振动数据来对模拟桥梁的自振频率和max位移情况进行分析，看其是否符合天桥振动设计要求与应用要求、是否能够满足行人行走舒适度要求以及共振要求，若是不符，要及时采取措施进行整改，整改方式

可以通过增加截面刚度，减少每延米重量和改变支承约束条件的方式提高结构自振频率，必要时，可以通过使用阻尼减震装置来调整自振频率。

在工程设计实践过程中，某天桥设计频率3.8Hz，满足规范要求，但当行人跑步通过桥梁时，强震频率约在3.5~4Hz之间，与桥梁竖向震动的基频接近，桥梁竖向振动相应明显，因此，在条件允许的情况下，建议天桥自振频率设计可以提高标准，达到4Hz以上，以满足大多数情况下行人过街的舒适性。

六、桥墩设计

与普通桥梁桥墩相比，城市人行天桥的桥墩要更注重美观性与协调性。在桥梁下部结构设计时，设计人员应充分考虑远景与近景结合上部结构造型来选择桥墩外形、尺寸和布置位置。有时，根据实际情况现状管线，采取墩位桩位避让管线，减少不必要管线迁改工程量。一般情况下，为了便于行人与车辆的正常通行，满足美学要求，设计上大多会采用双柱圆柱墩、薄壁墩、花瓶墩等结构形式。沿行车方向桥墩视线较为通透，既满足行车视线要求，又能满足天桥美观性。具体桥墩的选择也应考虑周边建筑物的景观效果，再加以甄选。在桥墩景观上，还可以根据周边环境的色调，适当喷漆，以达到与周边景观协调的效果。

七、其他设计

相对普通桥梁，人行天桥由于其交通功能主要为步行，人行速度较慢，停留时间相对较长，所以景观设计上通常会有更多的要求。常见的天桥景观设计主要体现在天桥顶棚、栏杆、灯光和绿化上。在顶棚景观设计上，可以采用铝板、钢化玻璃和格栅等材料。顶棚的高宽比例应符合美学设计要求，以黄金分割比例设计为标准参照。栏杆样式的设计可以以体现本地文化和协调周边建筑物风格为原则。灯光设计上，由于天桥桥位有可能遮挡或废除了原本的路灯照明，应安装适当的照明以满足原本道路的照明需求，而天桥桥面上的景观灯管设计不宜过于突出，影响行车注意力。实际工程中，有部分天桥在两侧也做了绿化工程，但从实际后期管养来看，许多天桥上绿化存在后期管养难度大植物生长环境受限、灌溉滴水等问题，导致环保绿化的设计理念难以践行，所以在天桥设计上，绿化设计应慎重，避免实际投入使用过程中，产生负面的景观效果。

结束语

人行天桥是城市化进程建设不可缺少的一部分，人行天桥的设计不仅能环节交通的拥挤压力，还能有效保障人们通行的安全，因此，相关设计人员要重视人行天桥的设计，遵循以人为本等设计原则，这样才能更好的提高人行天桥的设计质量，满足城市可持续发展需求。

参考文献：

[1]闵诗嘉.城市人行天桥设计要点初探[J].建筑知识，2017，05：73.

[2]樊长刚，谢泽龙.城市人行天桥设计[J].四川建筑，2018，38（5）：242-244.