某鋼結(jié)構(gòu)人行天橋設(shè)計(jì)

胡美

（上海千年城市規(guī)劃工程設(shè)計(jì)股份有限公司，上海市 201108）

1 工程概況

離石區(qū)作為呂梁市中心城區(qū)，近年來基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)突飛猛進(jìn)，道路的交通量也隨之增加，較多路段出現(xiàn)人車混行。為優(yōu)化交通，方便市民出行，提高城區(qū)人流密集節(jié)點(diǎn)機(jī)動(dòng)車通行能力，設(shè)置過街人行天橋。

濱河北路北側(cè)為市人民醫(yī)院和水利局，出入市醫(yī)院的病患和家屬較多，影響濱河北路機(jī)動(dòng)車通行能力，行人存在較大安全隱患。經(jīng)多橋位方案比選及業(yè)主現(xiàn)場確認(rèn)，并綜合考慮場地建橋條件，確定市人民醫(yī)院人行天橋位于濱河北路和鳳山路交叉口，醫(yī)院西側(cè)（見圖1）。為實(shí)現(xiàn)十字路口行人立體過街要求，并考慮東川河大橋位置，采用C型平面布置，設(shè)置4個(gè)梯道及4個(gè)升降電梯。滿足醫(yī)院密集人流過街要求，而不影響地面車行交通。

圖1 天橋選址

2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）橋面寬度：主橋?qū)?.0 m；普通梯道寬2.5 m，局部現(xiàn)場環(huán)境受限寬2.0 m；升降電梯暫定2×2 m，電梯井基礎(chǔ)及尺寸待業(yè)主選定廠家后確定，電梯提升高度不小于7.5 m。

（2）橋下凈高：不小于5.0 m。

（3）人群荷載：根據(jù)《城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范》(CJJ 69-95)，考慮節(jié)假日人群聚集的現(xiàn)象，取5 kPa。

（4）欄桿：采用工藝欄桿，高1.1 m，并按規(guī)范設(shè)置兒童扶手。

3 天橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 總體設(shè)計(jì)

濱河北路現(xiàn)狀雙向六車道機(jī)動(dòng)車道寬約23 m，北側(cè)人行道寬約10 m，南側(cè)人行道結(jié)合沿河綠化帶寬約12 m；與鳳山路交叉的十字路口內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流島，在其中設(shè)置橋墩，可減少天橋占地面積。天橋平面線形為C形，由半徑分別為31.5 m、25 m、72 m的三段圓弧組成，為三跨連續(xù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)，兩中墩布置于十字路口導(dǎo)流島中，通過橫梁與人行道處橫梁墩連接，有效減小了結(jié)構(gòu)跨徑，主橋跨徑布置為：34.674 m+31.438 m+36.576 m，見圖2。橋面除鋼箱梁自身預(yù)拱度外，在其圓環(huán)平面內(nèi)以固定軸線設(shè)置1%縱坡，滿足排水需要。主橋?qū)? m，橫梁寬3 m，見圖3。

圖2 橋位平面圖

圖3 立面布置圖（單位：mm）

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

天橋主梁、梯道梁均為鋼結(jié)構(gòu)，由鋼板焊接組合而成。主梁為等截面鋼箱梁，梁高1.4 m，頂寬4.0 m，底寬2.5 m，頂板厚14 mm，腹板厚14 mm，底板厚16 mm，縱向加勁肋及橫隔板板厚均為12 mm，橫隔板標(biāo)準(zhǔn)間距為2 m，局部位置進(jìn)行調(diào)整。1、2號(hào)主墩與1、2號(hào)橫梁墩設(shè)置直線橫梁過渡，橫梁高度與鋼箱梁高相同，均為1.4 m。橫梁寬3.0 m，與梯道連接處設(shè)牛腿，用以擱置梯道梁。為保證橫梁與鋼箱梁共同受力，橫梁內(nèi)設(shè)縱橫隔板。單跨鋼箱梁設(shè)置預(yù)拱度，主梁結(jié)構(gòu)采用Q345qD鋼，見圖4、圖5。

圖4 橫梁斷面圖（單位：mm）

圖5 鋼箱梁斷面圖（單位：mm）

梯道梁為高0.5 m，寬0.2 m的矩形截面，板厚16 mm，每個(gè)梯道設(shè)置兩道梯道梁，梯道梁間焊接鋼板形成梯道踏步，踏步鋼板厚12 mm。梯道結(jié)構(gòu)采用Q345qD鋼。按規(guī)范大于18階踏步設(shè)置休息平臺(tái)，平臺(tái)寬2.1 m。

天橋墩柱均采用鋼管內(nèi)灌混凝土結(jié)構(gòu)，主墩墩柱直徑為0.8 m，橫梁墩、梯道墩柱直徑為0.6 m，立柱及蓋梁采用Q345qD鋼。1號(hào)墩為避讓管線，墩中心線位于鋼梁圓環(huán)中心線內(nèi)0.8 m，主墩基礎(chǔ)采用直徑為1.5 m的挖孔樁，橫梁墩、梯道墩采用直徑為1.2 m的挖孔樁。梯道墩立柱與梯道平臺(tái)固結(jié)，梯道墩基礎(chǔ)采用直徑為1.2 m的挖孔樁。挖孔樁基礎(chǔ)必須保證樁底嵌入持力層滿足規(guī)范要求。

天橋墩柱均采用鋼管內(nèi)灌混凝土結(jié)構(gòu)，主墩墩柱直徑為0.8 m，橫梁墩、梯道墩柱直徑為0.6 m，立柱及蓋梁采用Q345qD鋼。1號(hào)墩為避讓管線，墩中心線位于鋼梁圓環(huán)中心線內(nèi)0.8 m，主墩基礎(chǔ)采用直徑為1.5 m的挖孔樁，橫梁墩、梯道墩采用直徑為1.2 m的挖孔樁。梯道墩立柱與梯道平臺(tái)固結(jié)，梯道墩基礎(chǔ)采用直徑為1.2 m的挖孔樁。挖孔樁基礎(chǔ)必須保證樁底嵌入持力層滿足規(guī)范要求。梯道底端基礎(chǔ)采用明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)，基底承載力要求達(dá)到250 kPa。梯道梁與梯腳基礎(chǔ)之間固結(jié)。

3.3 景觀設(shè)計(jì)

該人行天橋平面采用“C”造型，橋側(cè)裝飾選用傳統(tǒng)窯洞造型。增加人們對(duì)過去的回顧，韻律十足。橋身側(cè)面的弧型窗口裝飾與C型橋體有機(jī)結(jié)合，形成圓潤、躍動(dòng)的韻律美感。采用造型鋼板增加橋面支撐，半圓孔內(nèi)暗藏照明系統(tǒng)，實(shí)用美觀。同時(shí)，欄桿及電梯外立面與與之呼應(yīng)，見圖6、圖7。

圖6 天橋日景效果圖

圖7 天橋夜景效果圖

3.4 附屬設(shè)施

欄桿：天橋主梁及梯道欄桿均采用工藝欄桿，高1.1 m，并按規(guī)范設(shè)置兒童扶手。梁體側(cè)面設(shè)弧線型光窗口，欄桿呼應(yīng)采用弧線型。欄桿柱與鋼箱梁頂面焊接。

橋面鋪裝：橋面采用20厚細(xì)石混凝土環(huán)氧砂漿調(diào)平階梯+10 mm厚橡膠防滑地磚，橋面不設(shè)橫坡。

伸縮縫：主梁和梯道梁間設(shè)置鋼板伸縮縫。

支座：鋼主梁與0號(hào)主墩設(shè)置GYZ450X84板式橡膠支座，鋼主梁與1號(hào)橫梁墩設(shè)置GYZ300×63板式橡膠支座，主梁與2號(hào)主墩設(shè)置GYZ550×110板式橡膠支座。梯道梁與橫梁牛腿之間均設(shè)置GYZ150×35板式橡膠支座，梯道支座處設(shè)置橫向、豎向限位裝置。梯道較低平臺(tái)位置立柱上設(shè)置GYZ200×42板式橡膠支座。

排水：排水采用落水管沿橋墩立柱而下接入地面道路排水系統(tǒng)。

4 結(jié)構(gòu)受力分析

4.1 計(jì)算模型

整體結(jié)構(gòu)計(jì)算采用Midas/Civil 2010（V7.8.0）建立單梁模型計(jì)算。主梁采用梁單元，共有單元265個(gè)，節(jié)點(diǎn)269個(gè)，計(jì)算模型見圖8。

4.2 主梁容許應(yīng)力驗(yàn)算

主梁上下緣應(yīng)力見圖9～圖11。

圖8 計(jì)算模型

圖9 主梁上緣應(yīng)力圖（單位：MPa）

圖10 主梁下緣應(yīng)力圖（單位：MPa）

圖11 主梁剪應(yīng)力圖（單位：MPa）

由圖9～圖11可知，主梁最大正應(yīng)力為115.13 MPa，小于容許應(yīng)力210 MPa，滿足規(guī)范要求。主梁最大剪應(yīng)力為23.36 MPa，小于容許應(yīng)力120 MPa，滿足規(guī)范要求。

4.3 變形計(jì)算

根據(jù)《城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范》（CJJ 69-95）第2.5.2條規(guī)定，對(duì)于天橋上部結(jié)構(gòu)為梁板式主梁時(shí)，由人群荷載計(jì)算的最大豎向撓度不應(yīng)超過L/600（L為計(jì)算跨徑）。

活載作用下縱梁的撓度見圖12。

圖12 人群荷載作用下豎向撓度（單位：mm）

在人群荷載作用下，主梁最大撓度為10.94 mm，小于L/600=31 438/600=52.40 mm，滿足規(guī)范要求，說明縱梁剛度滿足要求。

4.4 自振特征值計(jì)算

根據(jù)《城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范》（CJJ 69-95）第2.5.4條規(guī)定，天橋上部結(jié)構(gòu)豎向自振頻率不應(yīng)小于3 Hz，第1～10階自振頻率見表1。

表1 第1～10階自振頻率

第5階自振模態(tài)為主梁第一階豎向振動(dòng)，豎向振動(dòng)自振頻率為6.945093，滿足規(guī)范要求，見圖13。

圖13 第5階自振模態(tài)

5 結(jié)語

該人行天橋采用C型平面布置的三跨連續(xù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)環(huán)繞地面交叉口，造型優(yōu)雅，橋身簡潔、大方，有較好的景觀效果。根據(jù)結(jié)構(gòu)總體計(jì)算結(jié)果，橋梁應(yīng)力、變形、自振頻率等各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。