某高速公路鋼結構人行天橋方案設計

賈存芳 劉 偉 苑守民

(1.吉林省交通規劃設計院，吉林 長春 130021；2.吉林大學，吉林 長春 130021；3.吉林省交通科學研究所，吉林 長春 130021)

1 工程概況

高速公路為專供汽車分向、分車道行駛并應全部控制出入的多車道公路。服務區指在高速公路上主要為人、車提供服務的場所。服務區內為便于高速公路兩側的連通，需要設置人行天橋或車行天橋、車行通道等。

雙遼至嫩江高速公路是《國家高速公路網》中大慶至廣州高速公路(G45)雙遼至嫩江聯絡線，設計速度120 km/h四車道，路基寬度27.0 m，中央分隔帶寬3.0 m。本項目服務區內設置人行天橋，并在中央分隔帶設墩。考慮遠期高速公路加寬八車道(42 m路基寬度)，進入服務區的貫通車道設置于梯道外側，橋跨為2×27 m連續梁。

2016年7月交通運輸部發布了《關于推進公路鋼結構橋梁建設的指導意見》。結合國家政策以及雙遼至嫩江高速公路項目的實際情況，在服務區的人行天橋采用鋼結構人行天橋的橋梁方案，本方案主要對橋梁的跨徑、橋寬、主梁結構形式、梯道、施工方案等進行了設計，簡述如下，為鋼結構人行天橋的建設提供參考。

2 天橋結構設計

人行天橋梁式結構形式主要包括鋼桁梁、鋼箱梁，其中鋼箱梁占主導，故本次設計上部采用鋼箱梁。

為便于結構尺寸制定，下面統計了多座國內鋼箱梁設計案例。表1為根據國內部分已建成鋼箱梁設計實例統計資料。

表1 鋼箱梁人行天橋統計表

2.1 跨徑布置

1)梯道不做鋼結構；擬立面布置一，如圖1所示，跨徑為(23+23) m。

2)梯道做鋼結構，與主梁相連；擬立面布置二，如圖2所示，跨徑為(梯道寬度/2+23+23+梯道寬度/2),梯道寬度取4 m。

本方案推薦跨徑為2×25 m連續梁。

2.2 主梁尺寸設計

根據交通運輸部JTG D60—2015公路橋涵設計通用規范3.4.6條人行天橋橋面凈寬應不小于3.0 m；在此橋寬設置為4 m，斷面組成:0.16+3.68+0.16=4.0 m。

另根據表1的統計資料得出圖3。

根據以上資料，梁高采用1.0 m；擬定主梁橫斷面如圖4所示。

2.3 梯道尺寸設計

梯道寬度同橋寬；本次擬定梯道的寬度4.0 m，如圖5所示。

3 結構受力分析

3.1 計算模型

整體結構計算采用Midas8.3.5軟件建立梁單元模型計算。主梁采用梁單元，共58個單元，69個節點，計算模型見圖6。

3.2 主梁容許應力驗算

由Midas8.3.5軟件運行分析可得，鋼主梁應力最大值為74 MPa，小于限值fd=275 MPa(Q345，厚10 mm)；滿足規范要求。鋼主梁剪應力最大值為20 MPa，小于限值fvd=160 MPa(Q345，厚10 mm)；滿足規范要求。

3.3 變形計算

由Midas8.3.5軟件運行分析可得，在人群荷載作用下最大豎向撓度為4.5 mm

3.4 自振特征值計算

根據CJJ 69—95城市人行天橋與人行地道技術規范第2.5.4條規定，天橋上部結構豎向自振頻率不應小于3 Hz，第1階～第3階自振頻率見表2。

表2 第1階～第3階自振頻率

故人行天橋第一階豎向自振頻率為5.958 Hz>3 Hz，滿足規范要求。

主梁1階豎向振型圖見圖7。

4 結構傾覆驗算

取一側支座連線為傾覆軸，抗傾覆安全系數：

滿足規范要求。

5 施工方案

1)鋼梁吊裝就位，拼裝鋼梁間中橫梁并焊接；

2)施工橋面鋪裝及護欄等。

6 結語

結合高速公路項目的特點，服務區內設立鋼箱梁人行天橋，橋型簡潔、建設速度快，便于標準化施工。并經以上結構計算可見，橋梁承載力、剛度、穩定、自振頻率等各項指標均滿足規范要求，該鋼箱梁人行天橋方案可行。

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