高科西路-云蓮路人行天橋方案設(shè)計(jì)

張芳途

(上海浦東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海市201204)

1 工程概況

高科西路－云蓮路人行天橋位于上海市西藏南路越江隧道浦東主出口處，為保障隧道出口車輛順利出行，云蓮路－高科西路交叉口機(jī)動(dòng)車輛采用右進(jìn)右出T型交叉，因此該路口行人穿越高科西路的矛盾就暴露出來，人行天橋的建設(shè)主要解決隧道通車后行人過街問題，保證行人過街安全，保障隧道口的車輛順利出行。

根據(jù)本工程在城市路網(wǎng)中的地位、作用，天橋的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）根據(jù)高科西路的道路規(guī)劃紅線設(shè)置天橋。

（2）本橋考慮行人及非機(jī)動(dòng)車推行通過。

（3）天橋凈空及寬度：橋下凈空不小于5.2 m，橋上凈寬不小于4.5 m，梯道凈寬不小于2.0 m。

（4）設(shè)計(jì)荷載：人群荷載5 kN/m2。

（5）天橋縱坡：主橋縱坡采用0.5%，人行梯道縱坡采用1∶2，非機(jī)動(dòng)車推行坡度控制為1∶4。

橋面橫坡：采用1.0%人字坡。梯道采用自然排水。

（1）高科西路橫斷面：道路規(guī)劃紅線寬60 m，標(biāo)準(zhǔn)橫斷面布置及管線規(guī)劃情況見圖1。

2 橋梁方案設(shè)計(jì)

2.1 平面設(shè)計(jì)

天橋的橋址平面選擇考慮以下幾個(gè)方面:

（1）解決主要矛盾

高科西路（浦東南路～東明路）路段長(zhǎng)約710 m，區(qū)間內(nèi)僅云蓮路規(guī)劃與高科西路成T字交叉，遠(yuǎn)期西藏南路越江隧道通車后，交叉口急需解決的主要矛盾是行人和非機(jī)動(dòng)車穿越高科西路對(duì)交通的影響。因此天橋的平面布置首先要跨越高科西路。

而云蓮路由于道路等級(jí)低，流量相對(duì)高科西路明顯較少，單向車行道的寬度僅8 m，不考慮設(shè)置跨越云蓮路的設(shè)施。

（2）滿足交通需求

根據(jù)天橋有效寬度計(jì)算，設(shè)置一座有效寬度B=4.5 m的天橋能夠滿足流量需求。如果采用云蓮路兩側(cè)“一”字型布置，則兩座天橋計(jì)算寬度均不得小于規(guī)范規(guī)定最小寬度3 m，設(shè)置兩座天橋明顯經(jīng)濟(jì)不合理。

（3）符合現(xiàn)狀用地條件

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況有三種可能布置情況。

a.方案一：設(shè)置于云蓮路西側(cè)，與高科西路垂直布置，由于云蓮路西側(cè)為西藏路隧道出口，人行道寬度距道路紅線僅4.5 m，布置坡、梯道較為困難，且距離浦東南路僅260 m，遠(yuǎn)期浦東南路－高科西路交叉口也要設(shè)置一座人行過街設(shè)施。

b.方案二：設(shè)置于云蓮路東側(cè)，與高科西路垂直布置，規(guī)劃人行道寬3.5 m，道路兩側(cè)還布置有5 m的綠化帶，坡道和梯道可設(shè)置于路段上的綠化帶內(nèi)。

c.方案三：利用云蓮路交叉口交通島，設(shè)置于交叉口當(dāng)中，云蓮路東西側(cè)均布置梯道上下橋，橋梁面積增加較大，經(jīng)濟(jì)上略差，西側(cè)受現(xiàn)狀道路影響，布置梯道較困難。

經(jīng)綜合比較，方案二的布置型式較為可行，因此選擇方案二（位于云蓮路東側(cè)）為推薦方案。

方案布置見圖2。

2.2 立面豎向設(shè)計(jì)

主橋豎向布置考慮以下幾個(gè)因素：

（1）規(guī)劃道路斷面的布置情況

根據(jù)平面布置推薦方案，天橋橋位處道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面，道路3 m中央分隔帶、兩側(cè)5 m綠化帶內(nèi)可布置橋墩，主橋可布置為兩跨27 m+27 m，有效的降低結(jié)構(gòu)高度、減短引橋長(zhǎng)度。

（2）避免或減小對(duì)地上、地下管線的影響

根據(jù)高科西路新建工程管線綜合規(guī)劃，橋位處地下管線除中央分隔帶下有一根φ300污水管外，其余管線均布置在車行道及人行道下，現(xiàn)狀地上桿線隨高科西路工程入地或搬遷，管線對(duì)擬建天橋基礎(chǔ)布置影響較小。

因此采用兩跨27 m的跨徑布置，總體立面見圖3。

2.3 橋梁建筑景觀定位

歷史的變遷到了21世紀(jì)，工業(yè)化的產(chǎn)物-車的出現(xiàn)，改變?cè)瓉沓鞘猩畹奈拿}。車越來越多，路越做越寬……奔流不息的車流讓行人過馬路望而怯步。人行天橋讓人車分流，既保證行人的安全又保證了車流的流暢。穿越動(dòng)人的人行橋，讓過街行人感受到：“人·才是城市的主人”。

規(guī)劃高科西路是進(jìn)出世博的主要道路，擬建天橋緊鄰世博園區(qū)，人行天橋設(shè)計(jì)不應(yīng)停留功能、構(gòu)造的角度考慮，除滿足功能性、經(jīng)濟(jì)性、安全性外，更應(yīng)上升到文化、藝術(shù)角度來設(shè)計(jì)，增加新的景觀節(jié)點(diǎn)。

2.4 橋型方案設(shè)計(jì)

（1）設(shè)計(jì)方針

有效利用自然和社會(huì)環(huán)境條件，使橋梁構(gòu)成新環(huán)境一個(gè)要素，橋梁和環(huán)境互相依托、互相呼應(yīng)，自然和諧恰當(dāng)體現(xiàn)橋梁存在，同時(shí)使環(huán)境景觀更美麗生動(dòng)。充分體現(xiàn)：“人·城市·自然·和諧”的宗旨，貫徹“以人為本，可持續(xù)發(fā)展”的設(shè)計(jì)理念，充分考慮行人與非機(jī)動(dòng)車的通行條件。

（2）方案設(shè)計(jì)

從景觀角度上看，索、拱結(jié)構(gòu)的人行天橋在空間維度上較梁結(jié)構(gòu)的天橋有造型上的優(yōu)勢(shì)，它們處在四周較開闊的背景環(huán)境時(shí)，自身的景觀性才具有明示性。擬建天橋橋域是密集的建筑群，且樓群較高。按照“明示的調(diào)和”景觀設(shè)計(jì)方針，選擇索、拱結(jié)構(gòu)的人行天橋不是很適宜，且它們的造價(jià)比其它橋型高。

因此推薦選用梁橋方案。

人行天橋的主要功能是使人流跨越道路，形成立體交叉，避免人流與車流平交所造成的相互干擾。而現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念要求結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)不僅要表達(dá)功能，還要體現(xiàn)美觀與協(xié)調(diào)。

擬建天橋位于規(guī)劃世博區(qū)域周邊，天橋設(shè)計(jì)貫徹“和諧城市”與“正生態(tài)”理念，充分體現(xiàn)中國(guó)2010年上海世博會(huì)“城市，讓生活更美好”的主題。體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性、合理性，貫穿“勤儉辦博”的理念。

橋梁主要建筑材料均考慮采用可回收利用、環(huán)保的鋼材或鋁合金材料等。

根據(jù)主橋結(jié)構(gòu)形式的不同，提出三個(gè)設(shè)計(jì)方案：

a.方案一（推薦方案）：兩跨倒梯形鋼管桁架連續(xù)梁

主橋主梁采用兩跨空間鋼桁架連續(xù)梁，主梁橫截面為帶懸臂倒梯形斷面，梁高1.2 m。桁架梁通透的結(jié)構(gòu)外形，既節(jié)約了用鋼量，也使外觀更加輕巧通透（見圖4）。

b.方案二（比選方案）：兩跨鋼結(jié)構(gòu)連續(xù)箱梁

主橋采用兩跨連續(xù)梁帶雙懸臂鋼結(jié)構(gòu)，兩端各設(shè)一個(gè)半圓型休息平臺(tái)，梁部上下緣為圓曲線。為了方便行人，在主要人流方向設(shè)上行自動(dòng)扶梯及梯道，梯道坡度為1∶2。為了滿足部分自行車跨路的需要，在梯道的另外一側(cè)設(shè)1∶4的梯道，并在梯道兩側(cè)設(shè)0.5 m寬的自行車道（見圖5）。

c.方案三（比選方案）：一跨鋁合金桁架梁

主橋主梁采用一跨鋁合金桁架梁，帶雨蓬封閉式桁架，圓弧型頂棚，考慮人行凈高2.5 m，桁梁高取2.7 m，橋面至梁底高僅0.5 m，桁架梁同橋面等寬5.0 m，節(jié)間長(zhǎng)3 m，節(jié)點(diǎn)全焊接結(jié)構(gòu)。橋面設(shè)置曲線同上弦桿，利用桁架作為橋梁欄桿，降低橋梁凈高，減少梯坡道工程量。主橋由工廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)拼裝。梯道采用同方案一的焊接工字鋼梁結(jié)構(gòu)型式（見圖6）。

鋁合金天橋主跨最大可達(dá)80 m，結(jié)構(gòu)高度2～4 m，其建造成本略高于鋼箱梁（15 000元/m2），但其輕巧的結(jié)構(gòu)外形及耐腐蝕養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的低廉、標(biāo)準(zhǔn)件的使用、完全可循環(huán)利用環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，相對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)有著較大的優(yōu)勢(shì)。

（3）方案比選

從景觀協(xié)調(diào)、天橋造型、對(duì)管線交通的影響等方面分析，上述三個(gè)方案都能較好的滿足要求，綜合考慮方案三雖材料新型、較多優(yōu)點(diǎn)，但總體造價(jià)較高，本著體現(xiàn)“勤儉辦博”的宗旨，該方案僅作為第一比選方案；方案二為目前較為常見的箱梁式天橋，簡(jiǎn)潔、大方，但缺乏明顯的特點(diǎn)，作為第二比選方案；方案一結(jié)構(gòu)造型具較強(qiáng)的力感，整體視覺沖擊力好，主橋結(jié)構(gòu)鋼材用量較箱梁結(jié)構(gòu)略省，造價(jià)也略省于鋼箱梁方案，因此，擬推薦方案一（兩跨鋼桁架連續(xù)梁）作為本工程的推薦方案。

2.5 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）主橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

推薦方案：主橋采用倒梯形鋼管桁架橋結(jié)構(gòu)，上下弦鋼管中心距1.2 m，下弦桿2φ402×14 mm、上弦桿3φ325×12 mm、斜腹桿φ152×8 mm，節(jié)間距1.5 m，橋面總寬5 m；中橫梁寬2.1 m，端橫梁寬2.9 m。各桿件采用全熔透焊接，支管與主桁管無偏心；引橋采用鋼梁同自動(dòng)扶梯搭接至主橋端橫梁側(cè)。主橋鋼桁架Q345qD無縫鋼管，采用Midas Civil有限元軟件進(jìn)行空間分析，橋梁結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力143.2 MPa，自振頻率3.2 Hz，結(jié)構(gòu)受力各方面安全指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

上部結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)橫斷面見圖7。

（2）引橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

人行梯道1∶2坡度，凈寬為2.0 m，每13級(jí)臺(tái)階設(shè)置一平臺(tái)，臺(tái)階高0.15 m，寬0.3 m。

自行車推行梯道1∶4坡度，凈寬3 m，兩側(cè)設(shè)0.5 m寬自行車推行坡，每13級(jí)臺(tái)階設(shè)置一平臺(tái)，臺(tái)階高0.15 m，寬0.6 m；單側(cè)梯道各設(shè)置3級(jí)平臺(tái)。

梯道均采用兩工字梁作為主骨架，材料采用Q235B，中間為6 mm厚鋼板全焊結(jié)構(gòu)組成階梯骨架，上鋪C30混凝土和10 mm厚防滑底板磚和粘結(jié)層。

（3）下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

下部橋墩立柱采用鋼管混凝土立柱，縮短施工周期。由于人行天橋周邊建筑較多，為減少橋梁施工給周邊居民及建筑的影響，橋梁基礎(chǔ)取用震動(dòng)極小、且無擠土效應(yīng)、無沉樁困難的鉆孔樁。

下部結(jié)構(gòu)主橋、梯道設(shè)墩位置均避開地下管線，橋墩主橋采用兩根φ600鋼管混凝土立柱、梯道一根ф400 mm鋼管混凝土立柱。

橋墩樁基采用ф800 mm鉆孔灌注樁，主橋每墩2根；梯道橋墩采用1根ф800 mm鉆孔灌注樁，橋臺(tái)采用擴(kuò)大基礎(chǔ)。

2.6 施工可行性分析

（1）施工工藝

主梁采用工廠預(yù)制現(xiàn)場(chǎng)拼裝法施工。

（2）施工順序

鉆孔灌注樁施工——主橋、引橋梁廠預(yù)制——承臺(tái)、立柱施工——主梁現(xiàn)場(chǎng)拼裝——引橋及電梯拼裝施工——橋面鋪裝——電氣照明——安裝欄桿——全橋竣工。

（3）施工周期

基礎(chǔ)施工和主梁制作同時(shí)進(jìn)行，工期共3個(gè)月；現(xiàn)場(chǎng)拼裝及附屬工程，油漆裝飾收尾1個(gè)月，總工期約4個(gè)月。

3 結(jié)語

本文通過多方案比選橋位選擇、橋型布置，結(jié)合該橋獨(dú)特的地理位置及周邊環(huán)境遴選出較為適合的梁橋方案，并從橋梁美學(xué)的角度出發(fā)對(duì)方案進(jìn)行了橋梁結(jié)構(gòu)方案深化設(shè)計(jì)，該橋已建成開放交通，取得了良好的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。

[1]范立礎(chǔ).橋梁工程[M].北京:人民交通出版社,2001.

[2]盛洪飛.橋梁建筑美學(xué)[M].北京:人民交通出版社,2001.