城市平臺人行天橋設(shè)計

王 蘭

（湖南省建筑設(shè)計研究院有限公司，湖南 長沙 410012）

1 工程概況

城市平臺人行橋作為瀏陽河風(fēng)光帶景觀工程項目項目的中央連接節(jié)點，連接了黎托生態(tài)公園和右側(cè)跨磨盤州連續(xù)鋼箱梁人行橋，為實現(xiàn)東西兩岸風(fēng)光帶全段可游性創(chuàng)造了積極的條件。

2 橋梁選型

橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計遵循“技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、耐久適用、經(jīng)濟(jì)合理、兼顧美觀”的基本原則[1]。根據(jù)材料的不同類型，橋梁可以分為現(xiàn)澆混凝土橋、預(yù)制混凝土橋和鋼橋。由于城市平臺人行天橋?qū)坝^有很高的要求，橋梁兩側(cè)需要種植中型植被；若采用鋼橋，鋼橋后期的防水防腐蝕處理較難，故不考慮鋼結(jié)構(gòu)形式。現(xiàn)澆箱梁造價雖然相對預(yù)制混凝土梁較高，但其受力性能、跨越能力均比較優(yōu)異，橋梁下部結(jié)構(gòu)不需要設(shè)置蓋梁，橋墩的形式更加簡約明快，現(xiàn)澆箱梁整體美觀的造型更適應(yīng)城市的需求，符合項目較高的景觀要求，因此城市平臺人行天橋采用現(xiàn)澆箱梁方案。

橋梁兩側(cè)布有約4～9 m寬的綠化帶，橋梁的全寬定為23.5 m。城市平臺人行天橋跨越川河路，川河路是一條已竣工通車的城市次干道。城市平臺橋梁孔跨布置形式從以下幾點考慮：①川河路的寬度和走向；②橋下凈空＜4.5 m；③天橋左側(cè)順接黎托生態(tài)公園建筑二層，標(biāo)高43.6 m，右側(cè)順接跨磨盤州連續(xù)鋼箱梁主橋起點，標(biāo)高46.821 m；④橋梁的邊、中跨要到達(dá)較合理的比例。最終確定橋梁布孔形式為16 m+28.05 m+16 m，橋梁中間跨一跨跨越川河路，橋梁下部結(jié)構(gòu)形式采用柱式墩，基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)。橋梁主梁線性流暢，橋墩的形式簡約明快，橋下車輛的駕駛員可以得到一個較開闊的視野和舒適度較高的駕駛體驗，橋梁總體圖如圖1所示，橋梁典型斷面圖如圖2所示。

圖1 橋梁總體圖/m

圖2 橋梁典型斷面圖/m

3 橋梁設(shè)計

3.1 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計

城市平臺人行天橋跨徑布置為16 m+28.05 m+16 m，全長60.05 m，橋梁全寬23.5 m，兩側(cè)懸臂1.8 m，梁高1.6 m。主梁為單箱四室斷面，箱梁頂寬23.5 m，底寬19 m，頂板厚0.25 m，底板厚0.25～0.4 m，腹板厚0.45～0.6 m。下部結(jié)構(gòu)橋墩采用樁柱式，1#橋墩樁柱直徑為Φ1.3 m柱接Φ1.6 m樁；2#、3#橋墩樁柱直徑為Φ1.6 m柱接Φ1.8 m樁；4#橋墩為過渡墩，橋墩蓋梁高1.5 m，寬2.2 m，樁基直徑為Φ1.5 m。橋墩樁基均按嵌巖樁設(shè)計。

3.2 橋梁景觀設(shè)計

城市平臺人行天橋兼有人行過街天橋和城市觀景平臺雙重功能，橋上的景觀設(shè)計也尤為重要。橋梁欄桿外側(cè)設(shè)有放置花箱的溝槽，花箱內(nèi)種植西洋杜鵑和常春油麻藤，常春麻油藤蔓藤長50 cm以上。橋梁兩側(cè)布置不規(guī)則的種植區(qū)，種植區(qū)采取流水般的曲線設(shè)計，符合項目“瀏陽水碧，九曲十八彎”的主題特性。種植區(qū)種植的植被有春娟、金邊黃楊、雪茄花、西洋杜鵑。

4 主梁計算

模型采用橋梁博士V3.6分析進(jìn)行驗算。全橋離散為43個單元，44個節(jié)點。詳情如圖3、圖4所示。

圖3 全橋計算模型

圖4 主梁橫斷面（mm）

主梁一期恒載包括預(yù)應(yīng)力混凝土梁梁體自重，容重取值為26 kN/m3。主梁二期恒載包括橋面鋪裝及不規(guī)則綠化帶重量。經(jīng)計算，橋面二期恒載沿橋長全線最少處為125 kN/m，最高處達(dá)190 kN/m。橋梁的活載包括人群荷載和游覽電瓶車荷載。經(jīng)計算，人群荷載為2.8 kPa/m2；根據(jù)規(guī)范[2]，城市平臺橋梁的車輛荷載取0.8倍城-B級荷載。預(yù)應(yīng)力荷載如表1所示。

表1 預(yù)應(yīng)力鋼絞線配置表

4.1 主梁承載能力計算

承載能力包絡(luò)圖如圖5所示，由圖中看出主梁抗彎承載能力滿足要求。

圖5 承載能力包絡(luò)圖（單位：kN·m）

4.2 主梁持久狀況正常使用極限狀態(tài)驗算

主梁按照A類預(yù)應(yīng)力構(gòu)件進(jìn)行計算，使用階段正截面混凝土最大壓應(yīng)力不＞0.5fck＝16.2 MPa，混凝土主壓應(yīng)力應(yīng)＜0.6fck＝19.44 MPa。主梁混凝土最大正應(yīng)力為12.32 MPa，最大主應(yīng)力為12.32 MPa，均滿足規(guī)范要求。

主梁按照A類預(yù)應(yīng)力構(gòu)件進(jìn)行計算。短期組合下，最大拉應(yīng)力不＞0.7ftk＝1.855 MPa，最大主拉應(yīng)力不＞0.5ftk＝1.325 MPa。結(jié)果列表如表2所示，短期組合下梁最大拉應(yīng)力為0.93 MPa，主拉應(yīng)力為1.05 MPa，滿足規(guī)范要求。

表2 短期效應(yīng)組合抗裂驗算結(jié)果/MPa

主梁按照A類預(yù)應(yīng)力構(gòu)件進(jìn)行計算，長期組合不容許出現(xiàn)拉應(yīng)力。結(jié)果列表如表3所示。長期組合作用下主梁未出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足規(guī)范要求。

表3 長期效應(yīng)組合抗裂驗算結(jié)果/MPa

4.3 主梁持久狀況構(gòu)件應(yīng)力計算（見表4）

表4 持久狀況混凝土應(yīng)力驗算表/MPa

4.4 支座反力

通過計算，得到標(biāo)準(zhǔn)組合下邊墩的反力為3 780 kN，中墩的反力為20 033 kN。

5 結(jié)語

城市平臺人行天橋?qū)坝^的要求較高，橋面上有大面積的綠化種植區(qū)域，種植區(qū)域后期需定期灌溉，植被的生長在橋面上也會形成一定量的有機(jī)腐質(zhì)層。綜合多因素考慮，橋梁采用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋。主梁線形流暢，綠化帶植被豐富，行人在此可感受到“天然氧吧”的清新，亦可在橋梁中央的觀景平臺俯瞰兩側(cè)公園的美景。橋梁采取一跨跨越川河路的布孔形式，橋墩造型簡約，橋下車輛駕駛員視野開闊。

主梁的承載能力、持久狀況正常使用極限狀態(tài)驗算、持久狀況構(gòu)件應(yīng)力計算均滿足規(guī)范要求。橋梁雖然為人行天橋，但是橋梁橋面寬、體量大，橋上綠化帶面積大、荷載重，故橋梁的縱向預(yù)應(yīng)力度也達(dá)到了25 kN/m3。

城市平臺人行天橋兼具行人過街和黎托公園城市景觀平臺雙重功能，在同類的城市橋梁中比較少見，文章對城市平臺人行天橋進(jìn)行了設(shè)計分析，為類似的橋梁設(shè)計提供參考依據(jù)。