鳳鳴中學人行天橋工程結構設計與施工研究

景文藝

（晉城市市政工程有限公司，山西晉城 048000）

0 引言

隨著建筑工程的建設數量逐漸增加，人們對工程建設安全性的關注正急速增加，為更好地提升天橋工程建設質量，應重視該內部結構的整體設計并嚴格遵循各項施工步驟，有效提升施工建設的科學性，為人們的出行安全打下較佳基礎。

1 鳳鳴中學人行天橋工程概況

為更好地研究天橋工程結構設計與施工效果，研究人員以鳳鳴中學人行天橋工程的具體建設為例，詳細闡述了該類結構設計與施工的全過程。

具體來看，鳳鳴中學人行天橋工程的具體位置位于晉城市文博路鳳鳴中學正門的30m 處，該路段的交通流量極大，在放學與上學的時間段內會出現大量機動車、非機動車，給道路交通帶來較大影響，在完成該類天橋的修建后，各種類型車輛的運行效率將得到極大好轉。從天橋整體結構上看，其采用連續(xù)鋼箱梁結構，主橋的寬度為4m，長度為34m，梯道寬度在2.7m 左右，整體長度為42.26m，主橋底部選用了混凝土鋼管柱墩，其直徑在0.65m 上下，在進行正式建設前，設計人員要全面考慮該區(qū)域的水文氣象、地質地貌與自然地理等條件。

2 天橋工程結構設計的主要步驟

2.1 天橋選址

在進行天橋工程結構的整體設計前，相關人員應合理挑選具體的天橋位置。一般來講，天橋選址的合理性將直接影響天橋內部各項作用的發(fā)揮，而影響其選址效果的要素較多，如過街需求、地下管線、道路性質等都會對選址結果造成較大影響。天橋梯道落位的具體位置會給天橋選址帶來較大影響，尤其是天橋僅設計出單側梯道時，在人行道具體數值存在一定規(guī)定的情況下，其梯道寬度需設定為天橋寬度的1~2 倍，若人行道寬度為3m，則梯道寬度要在3~6m 之間，當該類道路設計不合理時，會為天橋選址帶來些許困難[1]?？偟膩碚f，天橋位置應及時滿足多數人民群眾與交通需求，給其帶來不同程度的便利。針對城市中心區(qū)域而言，在其周邊建筑物與環(huán)境限制的情況下，設計人員應精準管控其地下管線的位置。

2.2 天橋選型

從天橋工程的選型上看，由于該類建筑物在日常生活中與居民的接觸較頻繁，在實際設計前要適當關注該類工程的近視美與遠觀美，其內部主體造型需要與周遭環(huán)境建筑物相協調，并適當考慮該類天橋的鋪裝與色彩，使工程項目同時帶有現代美與古典美。針對天橋工程的建設風格而言，可將其精準定位成“城市小品”，如圖1 所示，在布置人行天橋平面的過程中，須嚴格遵循對稱、簡單等基礎性原則，其整體曲線須與周圍環(huán)境相協調，若該天橋跨越路口則要利用四周道路來嚴格控制其凈高，并將該橋面布置成水平狀，合理調整該橋梁的整體高度，促進其與周圍建筑物的統一協調。

圖1 天橋工程建設的具體類型

2.3 結構樣式

在完成天橋橋型的選擇后，相關人員還要明確該橋梁樣式。具體來看，依照不同天橋的具體位置，可挑選對應的結構樣式，當前較流行的結構樣式為拱橋、桁架與連續(xù)梁等。針對道路的交叉口而言，相關人員可選用環(huán)形鋼箱梁結構，在選用該類結構后，該橋梁的結構跨度將增加，并帶有明確簡單的受力值，該類天橋結構可有效解決此前存在的道路交通問題，提升人民群眾在該類橋梁中的通過量，提升其與周圍環(huán)境的協調性[2]。此外，若選擇混凝土式的連續(xù)橋梁，則可將其該結構安置在直線路段內，外觀平面布置樣式可采用“工”字型。由于該類結構帶有施工造價成本低，且施工較方便的優(yōu)勢，在天橋工程中的應用較為廣泛。在使用該項結構時，施工人員應合理挑選建設材料，借助材料內部性能的科學性來保障橋梁道路的建設質量。

2.4 結構設計

一般來講，在開展天橋工程結構施工前，須對該項目進行整體的結構設計，在該工程設計中，其主要內容包含自振頻率設計、強度設計預拱度設計等。針對自振頻率設計而言，基于天橋工程的建設荷載要詳盡考慮行人的具體情況。每個人的步行都帶有獨特的步行頻率，在經過精準測量后，研究人員發(fā)現多數人的步行頻率差別不大，通常在2Hz 上下。為防止步行頻率給結構設計效果帶來較大影響，天橋內部的自振頻率須設定在3Hz 左右；而對于天橋工程內部的強度設計來說，無論是鋼還是混凝土材料，其承受力荷載都要擁有一定的強度，即處在極限狀態(tài)時也能抗扭、抗剪與抗彎。在完成結構設計后還要對其內部數值進行適當驗算，繼而保持其局部與整體的穩(wěn)定。針對預拱度而言，由于其處在連續(xù)梁內，在結構重力下可抵消該類重力下的擾度，讓整個橋面保持一定的穩(wěn)定，從鋼結構角度上看，在計算擾度值時可削減縱向勁肋的數值，降低其整體變形值。

3 天橋工程結構施工的具體流程

3.1 施工測量

在完成天橋工程結構設計后，施工人員須根據其具體設計內容實行必要的工程施工，而施工測量則為該類工程建設的重要任務。一般來講，在進行工程內部的施工測量時，相關人員要嚴格依照精準儀器來完成不同施工位置的測算工作，使該類數據帶有有效性、準確性，若對該類數值存在異議，則要與項目監(jiān)理師共同核實。天橋工程的施工測量數據控制多為水準點與三角網點，根據該工程建設的具體情況來確認不同拐點的控制坐標，再對保護樁實行不同程度的保護。在完成水準點與三角網點的測量控制后，施工人員根據該項數據信息來合理確認具體的施工位置，利用精細度較高的儀器來完善項目數據測量工作，并參照該類數值對施工方位實行全面考察，若該建設情況與數據信息不符，則要快速查明引發(fā)不同的原因，從而利用有效措施規(guī)避可能出現的施工問題[3]。

3.2 管控施工順序

在完成必要的施工測量后，施工人員應依照已經獲取的數據，及時制定合適的施工工序，利用其內部各項工序的合理性來增進施工安全、改善項目建設質量。具體來看，以人工挖孔灌注樁施工為例，首先，在實行該項工序前，施工人員應整平場地，利用放線測量來完成各項樁體的位置定位，再挖置第一節(jié)樁孔土方，并澆筑第一節(jié)的混凝土護壁；其次，在完成混凝土護壁的澆筑后，安置照明、通風、排水等基礎設施，在清理樁孔后開展第二屆樁孔土方的挖置，利用對應性模板來校正樁孔的直徑與垂直度，再完成第二節(jié)混凝土護壁的澆筑工作；最后，在完成該類工序后要實行必要的重復作業(yè)，在確認各施工工序的數值后，要及時排除積水、清理虛土，及時吊放鋼筋籠，繼而開展樁身混凝土的澆筑工作，有效提高人工灌注樁施工質量。通過該類樁體施工的例子可看出，確認施工順序在工程項目建設中的重要性，其能幫助施工人員精準找出施工存在的問題，增加問題解決的方案。值得一提的是，為更好地管控基樁施工質量，全橋樁基礎都要實行超聲波監(jiān)控，每根樁都要設置聲測管，借用聲測法來完成質量檢驗，只有樁基處在Ⅱ類以上標準時才能實行上部結構施工。

3.3 開展鋼結構制作

在進行天橋工程內部鋼結構制作前，相關人員應率先開展樣板制作，即確認該類樣板的長度與寬度，在該曲線樣板中確定任意點數值，并規(guī)定其允許偏差。在完成樣板制作的內部數值后，要確認該裝置中的號料、下料、胎架制作與拼裝值等。針對該結構工程的焊接內容，施工人員還要及時確定其焊接后的允許偏差值，產生該類偏差值的原因在于其焊接接頭與焊件處理存在不科學現象，只有在完成檢查且其質量與項目建設標準相符后才能進行鋼結構焊接。值得一提的是，要注意其具體的焊接形式，可借用V 形坡口呈現，若進行焊接切割，其內部切口不可出現裂紋，所有焊口都要實行無損探傷檢驗，待合格后才能進入到下一步安裝工序中[4]。

4 鳳鳴中學人行天橋工程的結構設計與施工過程

4.1 確認工程位置

在進行鳳鳴中學人行天橋工程項目的結構設計與施工前，相關人員應精準確認該工程項目的建設位置，并確定該區(qū)域道路交通的具體情況。具體來看，該人行天橋工程位于鳳鳴中學正門與晉城市三館（圖書館+檔案館+美術館）之間，文博路鳳鳴小學和晉城市職業(yè)技術學院后門附近，其處在人行道與文化區(qū)域的交接處，人口較密集，城市道路內部還帶有大量車輛，不僅給城市交通造成了較大壓力，還影響廣大行人的交通安全，因而該工程位置設計較關鍵。經過相關部門研究，該工程在完成設計施工后，不但要給廣大行人帶來極大便利，實現人車分流，還要及時改善當前交通管理現狀，緩解交通運行的壓力。此外，由于該人行天橋工程與三所學校和三館相鄰，該地區(qū)周圍又有多家商務寫字樓、超市、商業(yè)設施與醫(yī)院等辦公場所，會帶來較為密集的人流量，行人過街也存在大量需求，且為市區(qū)東部次干道，因而該區(qū)域的交通位置較為重要。若存在交通秩序雜亂、行人隨意穿越等不良現象時，則會產生較嚴重的人車擁堵問題，給交通安全與交通質量的管控帶來較大挑戰(zhàn)，因而在建設人行天橋工程時須將現場交通要素納入到該項目的考慮范疇中。

4.2 強化現場管線設計

在完成人行天橋工程的位置選擇后，相關人員應對施工現場的管線進行合理化設計。在經過實地勘測后，人行天橋工程的具體管線共有6 種，即熱力、電纜、通訊、自來水、污水與雨水管線，必要時可微調橋樁基位置，以避開現有正在使用運行的管線，加快工期并且減小前期投資。同時，在實現現場管線設計的過程中，相關人員還要合理制定人行天橋工程建設的技術標準，其具體項目包含橋下凈空、橋梁凈寬、梯道凈寬、風荷載、人群荷載與地基承載力等，該項目對應的數值分別為5.5m、3.7m、2.4m、0.5kN/m2、4.5kN/m2、120kPa 等。此外，項目管理人員在確認人行天橋工程各內部項目的建設標準后，要對工程實行總體設計，在設計前須全面考慮該類道路的交通壓力，在滿足道路交通內部各項功能后，及時確認該類道路的整體造型。比如，在布置梯道項目時，相關人員應合理考慮該類道路建設的實際情況，可在與人行道距離較近的位置設計自動扶梯，而扶梯的不同落腳處要對應適宜的功能建筑群，為廣大行人與城市管理者提供便利。

4.3 實行結構計算

在進行專業(yè)性施工前，相關人員應精準計算與人行天橋工程內部結構相關的各項數值，利用該項數值來更好地指導結構施工。一般來講，主橋使用的材料多為截面鋼箱梁，其高度處在1.6m 左右，該箱梁內部要設置適宜的縱向肋板與橫隔板，其截面形態(tài)多為雙室單箱布置。為保證鋼箱梁內部整體結構強度的合理性，對其鋼箱梁的整體狀態(tài)實行了變形測試，其具體數值如表1 所示。

表1 鋼箱梁變形后的計算結果

在掌握鋼箱梁的變形結果后，相關人員可依照該項數值來開展鋼箱梁的荷載值計算，繼而有效確認該類裝置的整體強度，該類數值與項目結構設計標準相符。在完成鋼箱梁整體荷載值的計算后，相關人員還要利用適宜方式來驗算天橋的振型頻率，其具體數值如表2 所示。

表2 天橋振型頻率

在及時掌控該天橋工程振型頻率，研究人員可精準分析出影響其振型頻率的適宜周期，在完成對該類參數的選擇后，可提高人行天橋工程設計的合理性、科學性。

4.4 開展專業(yè)性施工

一方面，在進行專業(yè)性施工前，施工人員應明確該人行天橋工程的整體結構設計參數，利用該項參數來進行工程項目建設。比如，在實行鋼結構焊接以前，要保護該材料的內部性能，即對該結構表面實行一定的預處理，及時清理焊渣、油脂、銹蝕與氧經皮等，其粗糙度與清潔度都要與施工建設標準相符，在完成表面處理后，應及時挑選磨料種類與具體噴射工藝，該工藝相關的數據指標如表3 所示，在了解該類數值后，才能對該類材料實行合理噴涂[5]。

表3 磨料類型與具體的噴射工藝指標

另一方面，在進行人行天橋施工的過程中，施工人員應利用相關制度有效管控工程項目建設帶來的變化，比如，在該類工程項目中存在不同類型的隱蔽工程或附屬工程，施工人員在進行項目建設前，還要合理測算該環(huán)節(jié)的各項工程建設值，利用對該項工程的合理管控來減少施工誤差可能帶來的影響。在完成人行天橋施工后，項目管理者應依照此前開展的項目建設標準來檢驗施工質量。

4.5 施工后檢驗

在完成鳳鳴中學人行天橋工程的結構施工后，其整體結構如圖2 所示，其展現出了該工程建設的全貌。項目管控者可適當審查項目內部施工材料的使用情況與規(guī)范等。比如，在開展項目建設前，施工人員應確認該天橋結構施工選用的材料類型，其包含C40 混凝土、C30 混凝土、C20 混凝土、鋼筋、鋼材、欄桿、支座、排水管、聲測管與地腳螺栓等，再根據該類材料確認具體的使用數量與應用方法，在確保該類數值信息較準確的情況下，合理開展施工材料質量檢驗，并確定各施工材料的應用質量。值得一提的是，在完成施工材料檢測后，項目管理者還應精準明確此類橋墩的具體承載力，若該承載力未能達到使用標準則不可投入使用。而鳳鳴中學人行天橋工程的結構荷載與此前制定的施工標準相符，再經過檢測后方可正式投入使用。

圖2 人行天橋工程結構施工完工

5 結語

綜上所述，在開展人行天橋工程結構設計的過程中，項目管理者應明確該工程內部的整體結構，在提升結構設計科學性的前提下，將該項設計更好地應用在具體施工中，繼而在全面保障天橋施工質量的前提下，降低施工成本，提升該類企業(yè)的綜合效益。