城陽區第二實驗小學人行天橋設計

劉鈺杰，王文雅，寧廣為，崔文林，劉寶謙

（青島市市政工程設計研究院，山東 青島266000）

1 工程概況

城陽區第二實驗小學人行天橋位于明陽路與國城路交叉口，為鋼結構橋梁。橋梁總長度約為90m，主梁凈寬為4m，梯道凈寬為2.4m，呈“L”形布置，設置主梁跨越國城路及明陽路，路口東南、東北、西北象限均設置梯道，橋梁全貌見圖1所示。

圖1 城陽二小天橋全貌圖

城陽二小天橋建成后，實現人車分流，保障了實驗二小師生及周邊居民的過街安全，并為明陽路的交通順暢提供了有力保證。

2 方案設計

2.1 擬建路口現狀

明陽路是城陽區一條城市次干路，國城路以西為三幅路形式，道路斷面為：5m（人行道）+5m（非機動車道）+2m（側分帶）+16m（車行道）+2m（側分帶）+5m（非機動車道）+5m（人行道）=40m；國城路以東為單幅路形式，道路斷面為：5m（人行道）+2m（非機動車道）+16m（車行道）+2m（非機動車道）+5m（人行道）=30m。

國城路是城陽區一條城市次干路，明陽路以北為三幅路形式，道路斷面為：5m（人行道）+5m（非機動車道）+2m（側分帶）+16m（車行道）+2m（側分帶）+5m（非機動車道）+5m（人行道）=40m；明陽路以南為單幅路形式，道路斷面為：3m（人行道）+7m（車行道）+3m（人行道）=13m。

城陽二小天橋路口現狀較為復雜，在方案設計階段存在以下難點：

（1）國城路和明陽路在交叉口處線形和斷面均發生變化，交叉口極不規則，使人流數量及方向的分析變得復雜。

（2）天橋周邊建筑物密集，特別是東南象限建筑紅線退讓不足，給天橋的梯道落地帶來了諸多困難。

2.2 平面布設方案

根據實驗二小師生的過街需求，結合路口現狀和人流量預測結果，提出以下兩種設計方案：

（1）方案一（推薦方案）：該方案天橋布設于明陽路與國城路交叉口，天橋呈“L”形布置，設置主梁跨越國城路以及明陽路，路口東南、東北、西北象限均設置梯道，五個梯道均可布設于現狀綠化帶中，方案一效果圖見圖2所示。

圖2 方案一效果圖

（2）方案二（比選方案）：該方案天橋布設于明陽路與國城路交叉口，天橋呈“X”形布置，交叉口四個方向均設置梯道。東北、西北及東南象限的五個梯道均可布設于現狀綠化帶中，西南象限由于用地限制，需布設于現狀人行道上，方案二效果圖見圖3所示。

圖3 方案二效果圖

方案一跨越明陽路東段和國城路北段，能夠滿足實驗二小師生主要通行方向的人流過街需求。由于國城路在明陽路以南段車行道僅為7m，且為單行線，此處行人通過地面斑馬線過街較為容易。該方案天橋梯道等地面結構占地面積小，遵循了占地集約的原則。

方案二將路口四個方向過街的行人聯系起來，通行功能較為完善，但天橋體量較大，架設于路口中央較為沉重和壓抑；另外由于路口西南角處用地較為緊張，需占用現狀人行道，給橋下行人通行帶來了不便。

經綜合比較，此次平面方案采用經濟美觀的方案一。

2.3 人流量預測

預測人流量是評價人行天橋設計方案合理性的重要因素。經統計，橋址附近行人過街高峰期為學校上下學期間，折算單位峰值人數為2600P/h。考慮遠期人流量的增長，以及天橋建成后對人流的吸引等因素，取增長系數5%，以項目建成后的2017年為基年，預測期限15a，預測期末人流量為：2600×（1+0.05）15=5405（P/h）。

根據調查數據統計各通行方向人流量，得到預測人流量分布見圖4所示。從圖4可以看出，行人過街主要通行方向位于明陽路東段和國城路北段，為平面方案布設的合理性提供了依據。

2.4 橋面凈寬

《城市人行天橋與人行地道技術規范》[1]中規定，天橋的通行能力為2400P/（h·m），處于市中心的天橋計算設計通行能力的折減系數為0.75。

圖4 預測人流量分布圖

該天橋靠近小學，考慮到行人在天橋駐足等因素的影響，并充分滿足行人行走的舒適性，結合以往設計經驗，將通行能力折減系數調整為0.6，根據預測期末人流量計算得到橋面凈寬為：5405/（2400×0.6）=3.75（m）。

在該方案中，天橋凈寬取4m，擬建人行天橋的設計通行能力能夠滿足遠期人行需求，同時具有一定的富裕度。

3 結構設計

3.1 主體設計

天橋主梁為連續鋼箱梁結構，呈“L”形布置，主梁跨越國城路及明陽路，路口東南、東北、西北象限均設置梯道，五個梯道均可布設于現狀綠化帶中。橋梁跨越國城路主梁長度約為49.23m，跨越明陽路主梁長度約為40.02m。

鋼箱梁采用鋼板拼接而成，標準段全寬為4.3m，箱梁梁高為1.6m。標準段橫斷面布置為：0.15m（欄桿）+4m（人行通道）+0.15m（欄桿）=4.3m，由中間向兩端設置縱坡，坡度為1%，由鋼梁整體起坡。

東南側梯道梁高0.49m（端部最后一級為0.45m），全寬5.1m，橫斷面布置為：欄桿（0.15m）+人行通道（4.8m）+欄桿（0.15m）=5.1m。其余梯道梁高0.49m（端部最后一級為0.45m），全寬2.7m，橫斷面布置為：欄桿（0.15m）+人行通道（2.4m）+欄桿（0.15m）=2.7m。天橋梯道中坡道僅為提供行李箱拖拉使用，不具備自行車推行功能。

梁墩采用D=0.825m鋼管混凝土橋墩，梯道墩采用D=0.425m鋼管混凝土橋墩，基礎均采用擴大基礎。

3.2 天橋舒適度設計

現階段某些人行天橋存在振動明顯的問題，對行人的舒適度造成了影響[2-4]。為提升該天橋的用戶體驗，對天橋的舒適度進行設計。

我國《城市人行天橋與人行地道技術規范》中規定人行天橋豎向振動自振頻率應不小于3Hz，以避免產生共振造成行人的心理壓力和構件的疲勞破壞。

影響通行舒適度最直接的力學指標是人行天橋在人行荷載作用下的加速度響應，國內規范對天橋的加速度響應尚無明確規定[5]。

該工程主梁高度僅為160cm，剛度較小，為減少天橋在人群荷載下的振動，在滿足規范對結構基頻規定的基礎上，借鑒歐洲及美國規范對天橋進行了舒適度設計。根據天橋的動力加速度響應情況，合理設定橋梁支座的自由度，有效控制了結構的振動，減輕構件疲勞斷裂的風險，提升了行人的通行舒適度，以及心理安全感。

4 景觀設計

城陽二小天橋位于城區中心，為突出景觀效果，在欄桿和外裝飾上進行了優化設計。

4.1 景觀欄桿設計

城陽二小天橋欄桿整體高度1.5m，采用不銹鋼材質，各分塊間距為2m。欄桿的立面采用不規則圖形，欄桿內側鑲嵌1cm厚夾膠玻璃，防止尖銳處對行人的磕碰。

該橋的使用者主要為二小師生，因此在設計時強化人文元素的融入，最終方案選擇以“π”的取值貫穿欄桿始終，周圍附有相關的數學、物理公式。陽光照射時，欄桿可在橋面上映出公式，欄桿實景如圖5所示。

圖5 欄桿之實景

城陽區第二實驗小學人行天橋因其欄桿的設計，也被稱為“π橋”，取得了良好的社會效益。

4.2 外裝飾設計

為增強天橋的視覺觀感，提升整體美觀性，該橋的主梁及橋墩均外部包裹4mm鋁單板，鋁單板外裝飾如圖6所示。

圖6 鋁單板外裝飾之實景

鋼橋在鋁單板包裹中，可處于相對密閉和干燥的環境，防腐要求相應放寬，提高橋梁耐久性，有效延長使用壽命。

5 結 語

城陽區第二實驗小學人行天橋的設計具有以下特點：

（1）在復雜路口結合人流量預測結果，確定合理的天橋布設方案；

（2）采用人行荷載作用下的加速度指標，對天橋舒適度進行設計；

（3）景觀設計考慮城區環境特征，與環境相協調。

目前該天橋已交付使用，達到了預期效果，取得了良好的社會和經濟效益。