無錫市金城東路快速化改造工程過街天橋設計

黃東初

（南京市市政設計研究院有限責任公司，江蘇南京 210018）

0 前言

無錫市金城東路快速化改造工程起點為景瀆立交，終點為錫張高速。作為城市內環外延的重要組成部分，為城市快速路，設計時速80 km/h,道路總寬62 m。由于交通流量大、道路路幅寬且設計為快速路，若采用地面平交形式橫穿道路，不僅危及行人及非機動車安全，同時降低了道路的通行能力。為解決這一矛盾，選擇在地面快速路段K15+200處設置一座人非混行過街天橋，實行人車分流。選用鋼箱梁過街天橋，其優點為跨越能力強、工廠預制、現場吊裝、施工快、對地面道路干擾小。

1 工程簡介

無錫市金城東路快速化改造工程地面快速路段K15+200處設置一座過街天橋，過街天橋為人非混行天橋。主橋橋梁全長69 m，跨徑布置為1.75 m+32.75 m+32.75 m+1.75 m，采用鋼箱梁，梁高1.3 m，橋全寬4.5 m，凈寬4 m；主墩位于道路中分帶處，邊墩位于道路兩側；縱斷面以橋梁中心線處為中心，設雙向1.5%縱坡，橋面設雙向1.0%橫坡。人行梯道全寬3.5 m，凈寬3.18 m，梯道踏步寬30 cm，高15 cm，中間設兩處休息平臺。推坡道全寬3.5 m，凈寬3 m，為非機動車專用推坡道，中間設一處休息平臺，坡道坡度1：8。具體見圖1～圖3。

過街天橋主橋兩端每側各設置一人行梯道及非機動車推坡道與地面道路銜接。主墩為直徑1 m鋼立柱，邊墩為直徑0.7 m鋼雙立柱，人行梯道及推坡道均采用直徑0.7 m鋼筋混凝土立柱。立柱頂部均設置板式支座，底部接鉆孔灌注樁。

圖1 過街天橋效果圖

圖2 過街天橋總體布置圖(單位：m)

圖3 過街天橋主橋橫斷面圖(單位：m)

主橋鋪裝采用：面層:1.5 cm彩色道路塑膠+2 cm彩色道路塑膠+5 mm環氧砂漿混合料層+10 mm環氧砂漿層+環氧富鋅漆二度（共80μm）。

人行梯道鋪裝采用：1.5 cm彩色道路塑膠+2 cm彩色道路塑膠+50 mmC30防水鋼筋混凝土+6 mm厚踏步板支撐鋼板。

推坡道鋪裝采用：1.5 cm彩色道路塑膠+2 cm彩色道路塑膠+20 mmM10砂漿+1 mm防水層。

2 結構計算

采用Midas Civil2010有限元軟件建模分析。人群荷載：5.0 kN/m2；欄桿水平荷載：2.5 kN/m；欄桿豎向荷載1.2 kN/m；風壓力：0.7 kN/m2；地震作用：地震動峰加速度值為0.05 g。不均勻沉降橋墩處考慮為10 mm，橋臺處考慮為5 mm。結構設計采用允許應力法，主梁及人行梯道均采用Q345鋼。

設計成橋溫度為15℃，體系升溫采用31℃，體系降溫采用24℃；根據橋面布置，人群按影響線進行加載。永久支承按結構連續梁支承條件進行約束。計算模型見圖4、圖5。

圖4 過街天橋主橋計算模型

圖5 人行梯道及非機動車推坡道計算模型

3 計算結果

3.1 主要計算結果

按照規范要求考查正常使用階段的主梁的強度和剛度是否滿足要求。

應力計算主要結果見圖6～圖11。

圖6 恒載主梁上緣應力圖（單位：MPa）

圖7 恒載主梁下緣應力圖（單位：MPa）

圖8 標準組合 主梁上緣最大應力圖（單位：MPa）

圖9 標準組合 主梁下緣最大應力圖（單位：MPa）

圖10 標準組合 主梁上緣最小應力圖（單位：MPa）

圖11 標準組合 主梁下緣最小應力圖（單位：MPa）

根據以上可知主梁標準組合下，上緣最大應力為48.4 MPa，最小應力-42.6 MPa；下緣最大應力為68.0 MPa，最小應力為-77.2 MPa；滿足規范要求。

主梁最大應力幅發生在邊跨跨中下緣處，為52.7 MPa，根據《鋼結構設計規范（GB 50017—2003）》6.2.3條主梁頂底板對接焊縫屬于2類連接形式，循環次數n為2×106次的容許應力幅為144 MPa，滿足規范要求，見表1。

表1 主梁上下緣應力幅（單位：MPa）

（2）撓度驗算

主梁跨中在活載下位移幅為25.3 mm，剛度值25.3/32 750=1/1 295，小于1/600；懸臂部分在活載下位移幅為4.62 mm，剛度值4.62/1 750=1/379，小于1/300；主梁剛度滿足規范要求，見圖12。

圖12 人群荷載作用下主梁位移包絡圖（單位：mm）

（3）自振頻率計算（見圖13）

圖13 人行天橋主橋一階自振頻率圖（單位：Hz）

由圖13可知，主橋上部結構豎向一階自振頻率為4.839 Hz>3 Hz，滿足規范要求。

人行梯道及非機動車推坡道計算結果應力圖由于篇幅關系，就不給出，人行梯道及非機動車推坡道上部結構驗算均能滿足規范要求。

4 鋼箱梁的焊接

（1）自動或半自動焊，應采用符合現行國家產品標準要求的焊接用鋼絲，選用的焊絲和焊劑應與主體金屬強度相適應。

（2）手工焊接用的焊條，應采用符合現行國家產品標準要求的低碳鋼及低合金高強度鋼焊條，且選擇的焊條型號應與主體金屬相適應。

（3）對接焊縫必須按規范要求開具相應的“V”形坡口。在本設計中，面板、腹板、底板和橫隔板的焊縫均需按規范要求開具相應的“V”形坡口。各種焊縫高度應符合規范要求。

（4）焊接不應有裂紋和沿焊縫邊緣的未熔合、溢流、燒穿、假焊、未填滿的火口以及超出容許限度的氣孔、夾渣、咬肉等。

（5）對所有的焊縫均應進行外觀檢查。主梁和梯道的縱橫向對接焊縫及腹板和面板、底板相交的角焊縫為一級焊縫，應進行100%超聲波探傷，并需進行10%X光攝片檢查；其余焊縫為二級焊縫，應進行20%的超聲波探傷。對探傷結果有疑問的焊縫應采用X光攝片復檢，對確認質量不合格的焊縫必須返工。

（6）焊縫的外觀檢查按《鋼結構工程施工質量驗收規范（GB 50205-2001）》標準進行。

（7）加勁肋須開坡口后與橋面板焊接，融透深度不小與0.8倍的肋板厚，并不得焊穿。焊接作業時應盡量避免仰焊操作。面板與底板的拼接應采用帶陶磁襯墊的單面焊雙面成型工藝，以保證焊縫融透。角焊縫不得在腹板、橋面板等主要板件上咬邊。工地梁段間的拼接焊縫，面板與底板仍采用單面焊雙面成型工藝，為此底板的加勁肋可采用嵌補段的作法，待底板焊接、檢驗完后，加勁肋采用內襯鋼襯墊拼接。箱梁外腹板用雙面坡口的對接焊焊接。鋼箱梁的兩端隔板上不留過焊孔，鋼箱梁安裝完成后，其內部應是個密閉的整體。

5 鋼箱梁的防腐

于鋼結構各部位所處環境不同，故防腐涂裝對各部位采用不同的方案，主體結構防護年限應滿足防腐期20 a的要求，附屬結構滿足防腐期10 a的要求。承擔鋼結構涂裝防護施工的單位和油漆供應制造單位應進行專項的涂裝工藝試驗。

要求鋼構件噴砂除銹后表面清潔度不小于Sa2.5級，表面粗糙度25～60μm，要求防腐年限大于20 a。

本橋所有鋼結構內外表層均必須進行二次除銹（污）處理，第一次是鋼材進廠后在下料之前，要進行一次預處理——噴丸，此次除銹是清除鋼材表面較深層位的銹蝕，使鋼材表面具有足夠的粗糙度，此次除銹是關鍵重要的除銹。噴丸以后，要及時涂裝一道防銹底漆約20～50μm，以防鋼材再度銹蝕。

第二次是鋼構件焊制成型后進行表面涂裝之前（在現場），要進行一次外表面的除銹（污）處理——噴砂（內表面不進行）。噴砂是為了清除噴丸時未除凈的銹蝕和施工造成之油漬以及預處理后的漆皮。噴砂后要及時（不能超過4 h）進行表面涂裝。內表面在焊封前，要將要求的涂裝層涂裝到位。外表面在噴砂后，按要求的涂裝層涂裝到位。

6 結語

通過對過街天橋整體靜力分析，其結構受力及自振頻率滿足規范要求，但設計時注意應力集中部位的設計，如支座附近，需要進一步做局部應力分析；還應注重鋼箱梁防腐設計，防腐質量的好壞決定了橋梁的耐久性。

[1]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.

[2]CJJ 11-2011,城市橋梁設計規范[S].2011.

[3]GB50017-2003,鋼結構設計規范[S].2003.

[4]CJJ 69-95,城市人行天橋與人行地道技術規范[S].1996.