城陽區(qū)第二實(shí)驗(yàn)小學(xué)人行天橋設(shè)計(jì)

劉鈺杰，王文雅，寧廣為，崔文林，劉寶謙

（青島市市政工程設(shè)計(jì)研究院，山東 青島266000）

1 工程概況

城陽區(qū)第二實(shí)驗(yàn)小學(xué)人行天橋位于明陽路與國城路交叉口，為鋼結(jié)構(gòu)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(shè)置主梁跨越國城路及明陽路，路口東南、東北、西北象限均設(shè)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(shí)現(xiàn)人車分流，保障了實(shí)驗(yàn)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(shè)計(jì)

2.1 擬建路口現(xiàn)狀

明陽路是城陽區(qū)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(jī)動(dòng)車道）+2m（側(cè)分帶）+16m（車行道）+2m（側(cè)分帶）+5m（非機(jī)動(dòng)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(jī)動(dòng)車道）+16m（車行道）+2m（非機(jī)動(dòng)車道）+5m（人行道）=30m。

國城路是城陽區(qū)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(jī)動(dòng)車道）+2m（側(cè)分帶）+16m（車行道）+2m（側(cè)分帶）+5m（非機(jī)動(dòng)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(xiàn)狀較為復(fù)雜，在方案設(shè)計(jì)階段存在以下難點(diǎn)：

（1）國城路和明陽路在交叉口處線形和斷面均發(fā)生變化，交叉口極不規(guī)則，使人流數(shù)量及方向的分析變得復(fù)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(shè)方案

根據(jù)實(shí)驗(yàn)二小師生的過街需求，結(jié)合路口現(xiàn)狀和人流量預(yù)測結(jié)果，提出以下兩種設(shè)計(jì)方案：

（1）方案一（推薦方案）：該方案天橋布設(shè)于明陽路與國城路交叉口，天橋呈“L”形布置，設(shè)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(shè)置梯道，五個(gè)梯道均可布設(shè)于現(xiàn)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(shè)于明陽路與國城路交叉口，天橋呈“X”形布置，交叉口四個(gè)方向均設(shè)置梯道。東北、西北及東南象限的五個(gè)梯道均可布設(shè)于現(xiàn)狀綠化帶中，西南象限由于用地限制，需布設(shè)于現(xiàn)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(shí)驗(yàn)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(jié)構(gòu)占地面積小，遵循了占地集約的原則。

方案二將路口四個(gè)方向過街的行人聯(lián)系起來，通行功能較為完善，但天橋體量較大，架設(shè)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(xiàn)狀人行道，給橋下行人通行帶來了不便。

經(jīng)綜合比較，此次平面方案采用經(jīng)濟(jì)美觀的方案一。

2.3 人流量預(yù)測

預(yù)測人流量是評價(jià)人行天橋設(shè)計(jì)方案合理性的重要因素。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，橋址附近行人過街高峰期為學(xué)校上下學(xué)期間，折算單位峰值人數(shù)為2600P/h。考慮遠(yuǎn)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(shù)5%，以項(xiàng)目建成后的2017年為基年，預(yù)測期限15a，預(yù)測期末人流量為：2600×（1+0.05）15=5405（P/h）。

根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)各通行方向人流量，得到預(yù)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(shè)的合理性提供了依據(jù)。

2.4 橋面凈寬

《城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范》[1]中規(guī)定，天橋的通行能力為2400P/（h·m），處于市中心的天橋計(jì)算設(shè)計(jì)通行能力的折減系數(shù)為0.75。

圖4 預(yù)測人流量分布圖

該天橋靠近小學(xué)，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(jié)合以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，將通行能力折減系數(shù)調(diào)整為0.6，根據(jù)預(yù)測期末人流量計(jì)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(shè)計(jì)通行能力能夠滿足遠(yuǎn)期人行需求，同時(shí)具有一定的富裕度。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 主體設(shè)計(jì)

天橋主梁為連續(xù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)，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(shè)置梯道，五個(gè)梯道均可布設(shè)于現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)段全寬為4.3m，箱梁梁高為1.6m。標(biāo)準(zhǔn)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(shè)置縱坡，坡度為1%，由鋼梁整體起坡。

東南側(cè)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(chǔ)均采用擴(kuò)大基礎(chǔ)。

3.2 天橋舒適度設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段某些人行天橋存在振動(dòng)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(yàn)，對天橋的舒適度進(jìn)行設(shè)計(jì)。

我國《城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定人行天橋豎向振動(dòng)自振頻率應(yīng)不小于3Hz，以避免產(chǎn)生共振造成行人的心理壓力和構(gòu)件的疲勞破壞。

影響通行舒適度最直接的力學(xué)指標(biāo)是人行天橋在人行荷載作用下的加速度響應(yīng)，國內(nèi)規(guī)范對天橋的加速度響應(yīng)尚無明確規(guī)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(dòng)，在滿足規(guī)范對結(jié)構(gòu)基頻規(guī)定的基礎(chǔ)上，借鑒歐洲及美國規(guī)范對天橋進(jìn)行了舒適度設(shè)計(jì)。根據(jù)天橋的動(dòng)力加速度響應(yīng)情況，合理設(shè)定橋梁支座的自由度，有效控制了結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，減輕構(gòu)件疲勞斷裂的風(fēng)險(xiǎn)，提升了行人的通行舒適度，以及心理安全感。

4 景觀設(shè)計(jì)

城陽二小天橋位于城區(qū)中心，為突出景觀效果，在欄桿和外裝飾上進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

4.1 景觀欄桿設(shè)計(jì)

城陽二小天橋欄桿整體高度1.5m，采用不銹鋼材質(zhì)，各分塊間距為2m。欄桿的立面采用不規(guī)則圖形，欄桿內(nèi)側(cè)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(shè)計(jì)時(shí)強(qiáng)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(guān)的數(shù)學(xué)、物理公式。陽光照射時(shí)，欄桿可在橋面上映出公式，欄桿實(shí)景如圖5所示。

圖5 欄桿之實(shí)景

城陽區(qū)第二實(shí)驗(yàn)小學(xué)人行天橋因其欄桿的設(shè)計(jì)，也被稱為“π橋”，取得了良好的社會(huì)效益。

4.2 外裝飾設(shè)計(jì)

為增強(qiáng)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(shí)景

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

5 結(jié) 語

城陽區(qū)第二實(shí)驗(yàn)小學(xué)人行天橋的設(shè)計(jì)具有以下特點(diǎn)：

（1）在復(fù)雜路口結(jié)合人流量預(yù)測結(jié)果，確定合理的天橋布設(shè)方案；

（2）采用人行荷載作用下的加速度指標(biāo)，對天橋舒適度進(jìn)行設(shè)計(jì)；

（3）景觀設(shè)計(jì)考慮城區(qū)環(huán)境特征，與環(huán)境相協(xié)調(diào)。

目前該天橋已交付使用，達(dá)到了預(yù)期效果，取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。