城市人行天橋的設計剖析

匡虹橋，周淑芬，孫亞剛，邢禮榮，王 彬

（1.西安市政設計研究院有限公司，陜西西安 710068；2.西安財經學院，陜西西安 710100）

0 引言

隨著城市化進程的不斷推進，城市人口急劇增加，道路交通擁堵的現象在全國各地廣泛發生，如何解決這個問題已經成為城市管理者非常棘手的現實問題。在城市必要的路段采用人行天橋的形式，實現人車分離，可保障行人的安全，減少機動車通行的延誤，有效地緩解交通壓力。

人行天橋有一定的公共屬性，在建設過程中其邊界條件較復雜，因此在其前期論證、規劃、設計以及施工實施的各個環節都必須經過仔細研究，人行天橋的設計是其中非常重要的一環。本文針對城市人行天橋設計過程中需重點關注的問題作幾點闡述。

1 橋位設計

人行天橋有比較強的公共服務功能，因此對其受眾人群的調查和研究是橋位設計中極其重要的一環。通過對人流交通主要流向的調查與分析，嚴格控制主人流的繞行距離，兼顧考慮次要人流上下橋的可實現性，是天橋橋位設計的重要原則。甘肅省崇信縣第一中學生活區人行天橋工程連接的是崇信一中教學區和生活區，同時跨越省道304，設計時綜合考慮了兩個區域的主人流方向，采用了“Z”字形的平面布置(見圖1)，可解決主人流過路的問題[1]。

主人流方向確定的依據是人流量的數值，哪個方向的人流量大，就是要重點解決的主流向。人流量統計一般依據統計學的原理，通過建立數學模型來分析預測。實際設計中往往采用一些經驗參數來預測，比如某市通過不同地塊的出行吸引率來預測人流量數值（見表1）[2]。

圖1 橋位平面圖

表1 某市各地塊吸引率參數表

當然，橋位的選擇還要注意與跨越道路結合，設計應綜合考慮各相關道路的規劃條件，并盡量考慮擬設橋位處的商業建筑群、中小學校等集中式人流的通行，達到一橋多用的效果。

2 總體設計

人行天橋的總體設計往往在設計中起決定性作用，主要包括以下幾個方面：主梁設計、樓梯梁設計、下部結構設計、天橋系統與其他系統的銜接設計以及施工方案的選擇。

天橋的總體設計應結合人行天橋現場情況，在滿足使用功能的基礎上，同時應滿足以下條件：

（1）符合步行交通規劃布局，滿足不同人行過街通行的不同要求；

（2）符合道路設計的車輛通行凈高尺寸以及架空線的安全距離要求；

（3）造型應簡約，與道路景觀規劃要求和城市環境景觀要求相協調，做到“一橋一景”，升華城市設計；

（4）建筑設計注重建筑形式與結構力學美的統一，注重裝飾的簡潔與構造的合理。

2.1 主梁設計

天橋的主梁設計應因地制宜，符合現場情況，同時應施工方便，工期較短，造價適中。目前天橋主要以梁式結構和剛架結構為主，從結構上說包括焊接拼裝的鋼箱梁和預制預應力混凝土空心板。當跨徑稍大時，受主梁梁高控制，常選用鋼箱梁方案；跨度稍小時，則選用預制混凝土結構。由于鋼結構可采用工廠分段加工，現場焊接拼裝，對既有交通影響較小，便于施工，結構質量相對好控制，同時方便對其進行景觀裝飾，因此目前的人行天橋設計中大量采用了鋼結構。當采用剛架結構時，一般多采用斜腿剛構。這種體系的梁高比梁式橋稍低，斜腿多采用板式結構，其最大特點就是要保證道路兩側有較寬的機非分隔帶供“斜腿”布設。

2.2 樓梯梁設計

連接主梁的梯坡道樓梯梁，通常選用與主梁一致的建筑材料。當采用鋼結構時，橋梁寬度較大時選用抗扭剛度較大的鋼箱梁，較小時則選用焊接施工方便的雙肋式斷面。施工工法與主梁一致，也是采用工廠分段加工，現場焊接拼裝的施工方式。樓梯梁采用混凝土結構時，一般采用現場澆筑，主要原因有兩點：一是樓梯梁一般設于人行道范圍內，有足夠的施工場地，現澆不影響地面交通的通行；二是樓梯梁帶臺階或回轉梁，形狀較不規則，采用模板支架現澆是比較合理的施工工法。

2.3 下部結構設計

為施工方便，墩柱的材料一般與主梁選取一致。墩柱外形以圓形和板式為主，上下等截面，為美觀起見，也可采用變寬度，突出線形的流暢性。

2.4 天橋與周邊實體的串聯綜合

對于位于商業區的人行天橋，設置以天橋為主的人行系統，將沿街甚至不同街道的天橋、人行道、商業綜合體、車站、學校等串聯起來，徹底解決區域行人的安全、交通問題，同時為提升商機、緩解地面交通提供良好的條件。如西安市早期在長安路中軸線規劃的古建長廊，將小寨周邊的幾大商業區、西安音樂學院、長安大學及小寨地鐵站等重要節點全部串起來，行人交通轉換非常安全、快捷，同時為橋下地面交通組織提供了良好的空間條件。

2.5 天橋與公共交通系統的一體化設計

天橋的橋位設計應與公交港灣改造項目結合起來，減少人流的繞行距離，從設計的層面提高天橋的利用效率。建議相關主管部門將兩者的建設管理納入一體化，將公交港灣的升級改造整合到天橋的建設序列之內，上升到總體設計的高度。

隨著城市軌道交通的發展，軌道交通與人行天橋基礎的干擾性問題時有發生。發生此類問題的原因一部分是不可避免的，因為通常人行天橋和軌道交通都分布于人流量集中的區域，只能通過技術手段解決；還有就是規劃條件利用率差，主管部門的協同性差。從長遠來看，人行天橋的設計應與地鐵規劃緊密聯系，跨徑選擇應留有余地，并與地鐵車站進出口綜合考慮，讓兩者能成為一個有機整體，更好地服務于公眾。

3 結構設計

人行天橋的設計不僅要滿足結構強度、剛度的要求，還要滿足施工工藝的要求[3]。對于全焊接箱梁，要充分考慮焊接施工的可實施性以及便利性。

從施工角度出發，鋼箱梁跨中最小梁高應保證不低于75 cm，同時凈孔尺寸不低于45 cm，否則箱內施工條件非常惡劣，施工質量保證率差。鋼箱梁主梁梁高一般采用跨度的1/27～1/35，簡支梁高一些，連續梁小一些；箱梁底寬一般為橋梁全寬的0.5～0.6倍，懸臂長為橋梁全寬的0.25～0.20倍。

另外，梯、坡道與主橋交界點，由于剛度突變，此處極易成為應力極值最不利點，如某實橋梯道與主梁連接處壓應力接近200 MPa，超過了規范的應力限值。連接處往往成為受力的薄弱環節，設計時對此應予以足夠的重視。設計此類天橋時應建立全橋模型，并對連接處進行細部分析，全面反映橋梁的受力情況，保證結構計算的可靠性。

對于人行天橋，結構計算時還應重視自振頻率的計算與分析[3]。須知當自振頻率過低時，結構容易產生共振，使行人不舒服，產生不安全感。

4 人性化設計

人行天橋作為公共建筑，其人性化設計也越來越受到公眾的關注，橋面鋪裝、欄桿、排水、推車道、無障礙等方面的細節設計往往是人性化設計的突出反映。

4.1 鋪裝設計

鋪裝設計主要體現在橋面鋪裝材料的選擇。目前天橋設計中普遍采用的有瓷磚鋪面、大理石鋪面、水泥鋪面、橡膠板鋪面以及橡膠顆粒鋪面，根據國內外抗滑安全標準的研究及工程實踐的經驗，材料的抗滑性能排序如下：橡膠顆粒＞橡膠板＞水泥＞大理石＞瓷磚。浸水條件下，水泥、大理石及瓷磚的抗滑性能均比干燥條件下差，而橡膠顆粒及橡膠板的抗滑性能反而增強，因此在天橋設計中盡量不選用瓷磚材料作為鋪面材料。在選用水泥及大理石時，可在其表面作刻痕處理，以提高材料的抗滑性。對于防滑要求高、人流量大的天橋，可優先選用橡膠顆粒、橡膠板作為鋪面材料[4]。

4.2 欄桿設計

欄桿設計直接影響到人身安全，設計時如采用橫條欄桿，或雖采用豎條桿欄，但構件之間的凈距超過14 cm，兒童使用時極不安全。對于位于小學及幼兒園周邊的人行天橋，則建議在欄桿上設置高低扶手，低扶手的離地高度可設置為65～80 cm，方便兒童上下天橋。如渭南市朝陽天橋周邊中小學較為集中，設計時采用了高低扶手，見圖2。

圖2 樓梯梁欄桿斷面圖(單位：cm)

4.3 排水設計

目前天橋的排水方式主要由兩種組成，一種是結構的縱橫坡散排，另一種是利用排水管集中排水。筆者認為，出于天橋的安全考慮，天橋應優先采用集中排水，讓雨水第一時間排出橋外，同時輔以橋面散排，避免橋面積水，影響通行安全。

4.4 推車道設計

梯道中設有自行車推車道時，是將推車道設在兩側還是中間[5]規范中沒有規定，已建天橋中，有不少是將其設在兩側的。筆者認為設在兩側不合理，因為推車時是不會用到欄桿的，而在上下梯道時真正需要欄桿的是老弱病殘人群，由于推車道的阻礙，站在梯步上是扶不到欄桿的，而站在推車道上扶欄桿則由于腳下是坡面的關系就太危險，故建議將推車道設置在梯道中間。

推車道的設計還需考慮寬度問題。規范中關于梯道寬度的要求是不宜小于40 cm，筆者認為此條標準應適當提高，因為在實際使用中需要通行的不僅僅是自行車，還有兒童車，而市場上兒童推車的寬度一般在50～60 cm，輪距也在40～50 cm，因此有必要保證推車道的寬度[5]。筆者認為，推車道寬度一般應不小于60 cm，困難條件下不小于50 cm，以滿足兒童推車的通行需要，提高天橋的使用功能。

4.5 無障礙設計

人行天橋提示盲道的設置應嚴格按照規范要求執行，保證設計施工無“盲區”。對盲道的認識往往是精細化設計的集中體現。設計中照顧殘疾人士的需要，在有條件的地方裝設電動扶梯或設置升降機，方便殘疾人士使用，更是一種人文關懷和社會責任，是社會進步的重要體現[6]。

5 景觀設計

隨著社會、經濟的不斷發展，人行天橋不僅要滿足行人使用上的要求，而且應該同時成為一座空間的具有時代意義的藝術作品，并自然形成群眾觀賞和休息的設施。人行天橋理應上升到城市設計的高度，因此其景觀設計非常重要，只片面地考慮功能需求而忽視景觀需要是不可取的。

構成景觀設計的要素包括地形條件、在景觀中所占位置、立面處理、視點、建筑限界、寬度、升降方式、主梁及飾面板、欄桿、橋面鋪裝及橋面設施、橋墩、照明、綠化、排水設施、色彩、振動與美觀等。橋梁的美是由這些形、色要素和建筑材料的質感等綜合組成的。橋梁線形的平面、立面布置該直的就直，該彎的就彎，順勢而行。

現在某些城市新建的人行天橋，不管建在哪里，斷面、橋墩等幾乎一樣，標準化生產雖節省了投資，但沒有特色，對景觀來說不可取。

6 結語

隨著社會經濟的發展和人民生活水平的不斷提高，對人行天橋的功能要求也越來越高，越來越具體化，同時新技術、新材料的不斷發展，也對人行天橋建設參與者提出了新的要求。對于設計者而言，僅僅滿足行人過街的普通設計是不行的。在設計過程中下的功夫不同，人行天橋滿足人民要求的程度就存在著巨大差別。滿足較好的，人們樂意使用，愿意去看，能夠真正達到修建人行天橋的目的；滿足較差的，人們情愿冒著生命危險去橫穿馬路，也不愿意使用天橋。這就要求設計人員在設計過程中應有大局觀念，將人行系統納入到城市綜合交通的范疇，在新條件下善于創新，設計出更多更好的作品。

[1] 西安市政設計研究院有限公司.崇信縣一中人行天橋工程施工圖設計[Z].西安：西安市政設計研究院有限公司,2011.

[2] 上海市城市建設設計研究院.天津經濟技術開發區黃海路、北海路人行過街設施工程可行性研究報告[Z].上海：上海市城市建設設計研究院，2008.

[3] JTG 025—1986，公路橋涵鋼結構及木結構設計規范[S]．

[4] 周海生.關于人行天橋鋪面抗滑性能的調研 [J].中國市政技術，2012(5):76-77.

[5] CJJ 69—1995，城市人行天橋與人行地道技術規范[S]．

[6] 余鳳翔.城市人行天橋設計上幾個問題的探討[J].城市道橋與防洪，2004(2):29-32.