关于装配式钢箱梁人行天桥快速实施的讨论

关于装配式钢箱梁人行天桥快速实施的讨论

薛飞

中冶京诚工程技术有限公司（CERI）北京100176

摘要：本文主要讨论了钢箱梁人行天桥快速实施需解决的一些技术问题，并从景观和人性化设计两方面考虑，来平衡钢箱梁结构快速实施所带来的不利美观的影响，对城市人行天桥的建设有一定的参考价值。

关键词：人行天桥、装配式钢箱梁、快速实施、人性化设计

1概述

随着城市经济建设的发展，城市交通日趋发达，为了充分发挥城市主干道的通行能力，改善行人交通环境，需要修建越来越多的立体式过街设施。某中心城市计划在未来五年内建成多座行人过街设施，其中包括近50座人行天桥，如何在较短的时间内完成这一目标，首先应做到设计合理、构造简单、方便施工。因此，本文从设计角度出发进行讨论。

在该市已建成的两百多座人行天桥中，到目前大概经历了两个阶段，较早期人行天桥有许多结构形式基本类似，并且缺乏细部设计，给人千篇一律的感觉，而且随着城市建设的发展显得与城市景观要求格格不入。近年来新建的人行天桥，逐步打破了千篇一律、枯燥呆板的形式。从结构形式上强调一桥一景，形式较多，并且注重与周边景观的相互协调，取得了一定的景观效益。但同时，多变的造型也为人行天桥的实施带来了诸多不便，因为城市用地非常紧张，其它的影响因素也比较多，从选址到方案的设计往往要经过长时间的反复斟酌，复杂多变的造型也势必会拉长施工周期，对桥下交通的影响也非常明显，造成人行天桥的数量逐渐滞后于人、车流量的增加。如何在人行天桥的快速实施与景观要求之间寻找到最佳的平衡点是桥梁设计者首要考虑的问题，根据近年来的发展趋势，人行天桥的设计越来越多的采用了钢箱梁结构。

2钢箱梁结构的优势

2.1景观效果良好

钢箱梁造型简洁、轻巧，其建筑高度小、自重轻，抗扭刚度及抗弯惯性矩较大，跨越能力强，在大多数城市道路上可一跨跨越，桥下道路中间不必设置桥墩，使其视野通透。配合装饰及绿化，美观性好，更易融入周边环境。

2.2工厂预置化程度高，施工周期短，质量易于控制

从人行天桥需快速实施的角度出发，相对于钢筋混凝土桥梁，钢箱梁最根本的优点在于可异地加工预制件，现场拼装，施工快捷，并且对桥下既有交通影响小。钢箱梁加工所用钢材均为轧制好的型材，加工简易；工厂预制加工精确度高，质量易于控制。

2.3总造价低，且钢材可重复利用

大跨度人行天桥荷载主要受自重控制，其自重约为同等跨径钢筋混凝土结构的1/3，自重减轻，不仅可减少运输、吊装等费用，也使得下部结构所承受的荷载相应减少，可降低桥墩及基础的造价，适当的缩小桥墩尺寸在用地紧张的市区中心也显得弥足珍贵。另外钢材属环保材料，拆迁量小，重复利用度高，回收价值大。

2.4力学性能好

与混凝土材料比，钢材有良好的塑性和韧性，使钢箱梁结构在静力荷载和动力荷载下均能展示出较好的工作性能，也是比较理想的抗震材料。

3装配式钢箱梁快速实施需解决的技术要点

3.1研讨编制《装配式钢箱梁人行天桥施工通用图》

虽然市区的人行天桥往往因为影响因素甚多而形式多样，使得编制通用图的难度增大，但笔者认为对人行天桥需求大的城市而言很有必要在这方面做更进一步的研究。首先对拟修建的人行天桥进行合理的规划选址，尽可能详细的收集各方面资料，包括桥下道路横断面、人流量、各种管线、周边直接或间接受影响的单位意见等。再组织经验丰富的设计单位对收集到的资料结合现场调查进行整理分类，编制适合不同跨径、桥面宽度的人行天桥施工通用图。

3.1.1上部结构设计为了造型别致而设计过于复杂的构造往往会为美观效果带来负面影响，为了不适得其反，也从受力简单明确、施工快捷两方面考虑，上部结构应尽量简洁，可拟定以下两种方案，桥面宽度可根据人流量取用3m~5m，4m以下桥宽可改为单箱单室。从美观和经济考虑，推荐采用方案一，且方案一钢箱梁的抗扭刚度大，整体性好。

图1方案（一）图2方案（二）

3.1.2下部结构设计城市人行天桥的桥墩形式常见的有圆柱墩、花瓶墩和Y型墩，三者比较而言，圆柱墩虽景观效果稍差但其构造简单、施工快捷，为通用图编制的首选墩型。圆柱墩又有钢筋混凝土柱和钢管柱，在此推荐采用钢管柱灌注混凝土芯桥墩接承台形式，基础采用桩基础。

3.1.3坡道设计因市区人流密集区地形复杂，坡道形式难以统一，可不列入通用图考虑范围。在该市定位国际化大都市的背景下，“以人为本”的理念在城市建设的发展中显得尤为重要，因此，本文仅从人性化设计这一角度出发对坡道设计予以探讨。

1）无障碍坡道：主要考虑为行动不便者和坐轮椅者过街方便而设置，根据《城市人行天桥与人行地道技术规范》规定，人行天桥的无障碍坡道坡度不应大于1:12，在困难路段的坡度不得大于1:10，由于坡度缓需设置较长距离的坡道，而由于地形限制可设计成折尺式或者螺旋式。

2）自动扶梯和垂直升降电梯：通过对已安装自动扶梯的天桥调查，发现安装自动扶梯可提高人行天桥的使用率，不但方便行动不便者，对一般行人也有较强的吸引作用，可减少行人乱穿马路等危险行为。垂直升降电梯由于成本及养护费用较高，可仅在医院附近的人行天桥考虑设置。

3.2人行天桥动力设计

钢箱梁人行天桥的设计的核心问题之一是解决结构的自振频率，为避免共振，减少行人不安全感，规范规定结构竖向自振频率不应小于3Hz。经验表明，钢箱梁跨度越大其自振频率越小，40m左右跨度的简支钢箱梁自振频率在1.8Hz左右，与行人频率1~2Hz基本一致，极易引起人桥共振，增加行人不舒适感和不安全感，长期的共振效应也会引起结构的疲劳损伤，影响结构的耐久性。

提高钢箱梁结构自振频率的方法有：增加梁高及底缘宽度、墩梁固结、增加桥墩墩身刚度、减小桥面铺装层厚度等，若桥下道路较宽且条件允许时可考虑在绿化带设墩两跨跨越，减小跨径对提高结构自振频率较为明显。结构自振频率随上部断面的增大而增加，但变化不灵敏，因此在实际设计中，上部钢箱梁满足强度及刚度的要求后，应优先考虑提高下部结构的整体合成刚度来提高结构的自振频率，结合优化结构受力体系，改善结构质量及刚度，达到人行天桥动力设计要求。

3.3钢箱梁局部应力

采用墩梁固结，钢箱梁在墩顶部位受力极其复杂，通过建立板单元模型分析发现，局部应力集中现象明显，因此需加强墩顶横隔板设计，并在横隔板上设置加劲肋板以分散墩顶处的应力集中。

3.4构造要求

钢箱梁一般采用工厂预制，在焊接强度处理上容易满足要求，分段预制的长度、宽度应考虑运输、吊装方便。

4景观与人性化设计

钢箱梁人行天桥快速实施方案对城市的景观要求产生了一定的不利影响，可通过设计不同的栏杆形式、绿化、雨棚、梁体涂装色彩、夜景灯光照明等多样性来弥补这一影响。

目前设置雨棚的人行天桥较为鲜见，但对于夏季时间长且多雨的城市而言，有必要在人流密集区的人行天桥设置雨棚，可考虑将雨棚和栏杆融为一体，并加入一些地方特有文化元素，使之成为展现城市特色的一道风景，这也体现了以人为本的设计理念。

该市已建成的人行天桥均采用了簕杜鹃作为绿化植物，取得了良好的效果，但大量的采用同一种植物难免会产生审美疲劳。因此在以后的设计中可较多的采用其它一些具有抗污染、抗病害、生长粗犷等特性的植物，如马樱丹、金银花、龙吐珠、龙船花等一些花期长、有垂悬效果的植物，并能交错种植，使天桥的绿化更为丰富多彩，也抵消大量采用钢箱梁结构所引起的单调感。

5总结

人行天桥是城市建设的重要组成部分，装配式钢箱梁是其快速实施的首选结构形式，但也受到多种因素的制约，设计者需要综合考虑，在各种复杂条件中取得平衡，并能以人性化理念贯穿整个设计过程，使这项民心工程不仅满足现时及未来的行人过街需求，更能成为城市特色。

参考文献：

【1】余凤翔，城市人行天桥设计上几个问题的探讨，城市道桥与防洪，2004.03

【2】饶波，大跨度钢箱梁人行天桥设计，城市道桥与防洪，2009.02

【3】陈正斌，城市人行天桥美学造型简析，重庆交通大学学报（自然科学版），2007.08

作者信息：

薛飞，（1983-）男，籍贯：陕西·眉县，工程师，从事桥梁设计工作