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(xiàn)象在全國各地廣泛發(fā)生，如何解決這個問題已經成為城市管理者非常棘手的現(xiàn)實問題。在城市必要的路段采用人行天橋的形式，實現(xiàn)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(guī)劃、設計以及施工實施的各個環(huán)節(jié)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(huán)。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(huán)。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(xiàn)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(qū)人行天橋工程連接的是崇信一中教學區(qū)和生活區(qū)，同時跨越省道304，設計時綜合考慮了兩個區(qū)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(tǒng)計一般依據統(tǒng)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(guī)劃條件，并盡量考慮擬設橋位處的商業(yè)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(tǒng)與其他系統(tǒng)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(xiàn)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(guī)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(guī)劃要求和城市環(huán)境景觀要求相協(xié)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(tǒng)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(guī)則，采用模板支架現(xiàn)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(lián)綜合

對于位于商業(yè)區(qū)的人行天橋，設置以天橋為主的人行系統(tǒng)，將沿街甚至不同街道的天橋、人行道、商業(yè)綜合體、車站、學校等串聯(lián)起來，徹底解決區(qū)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(guī)劃的古建長廊，將小寨周邊的幾大商業(yè)區(qū)、西安音樂學院、長安大學及小寨地鐵站等重要節(jié)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(tǒng)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(fā)展，軌道交通與人行天橋基礎的干擾性問題時有發(fā)生。發(fā)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(qū)域，只能通過技術手段解決；還有就是規(guī)劃條件利用率差，主管部門的協(xié)同性差。從長遠來看，人行天橋的設計應與地鐵規(guī)劃緊密聯(lián)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(fā)，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(xù)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(guī)范的應力限值。連接處往往成為受力的薄弱環(huán)節(jié)，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(jié)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(xiàn)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(yōu)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(yōu)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(guī)范中沒有規(guī)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(guī)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(guī)范要求執(zhí)行，保證設計施工無“盲區(qū)”。對盲道的認識往往是精細化設計的集中體現(xiàn)。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(xiàn)[6]。

5 景觀設計

隨著社會、經濟的不斷發(fā)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(xiàn)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(jié)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(fā)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(fā)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(tǒng)納入到城市綜合交通的范疇，在新條件下善于創(chuàng)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(fā)區(qū)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(guī)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(guī)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.