談鋼箱梁結(jié)構(gòu)在城市人行天橋建設(shè)中的應(yīng)用

郝一果 成小芬

(太原市市政工程設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030002)

談鋼箱梁結(jié)構(gòu)在城市人行天橋建設(shè)中的應(yīng)用

郝一果 成小芬

(太原市市政工程設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030002)

結(jié)合某鋼箱梁人行天橋工程，對人行天橋的選址、總體布置等方面進(jìn)行探討，對鋼箱梁天橋的基頻進(jìn)行了計(jì)算分析，指出鋼箱梁人行天橋設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)。

人行天橋，選址，鋼箱梁，自振頻率

近年來，城市道路交通壓力逐年增大，人車矛盾日益突出，特別是在老城區(qū)的醫(yī)院、學(xué)校和商業(yè)繁華地段，行人過街已成為制約道路通行能力的主要因素，因此，對天橋的需求也越來越大。

由于道路改造時(shí)，可以因地制宜的設(shè)計(jì)立體過街設(shè)施，與廣泛存在的單獨(dú)修建一座人行天橋的狀況大不相同，故本文主要結(jié)合某單獨(dú)修建的鋼箱梁天橋，對天橋的選址、總體布置及鋼箱梁的應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 天橋選址

天橋選址首先應(yīng)滿足人行過街的需求，尤其是學(xué)校、醫(yī)院、大型公交站或商場等人流集中的出入口，以適用為首要原則，在路段和片區(qū)的范圍內(nèi)，整體考慮行人的來源和流動方向，從行人的使用心理出發(fā)，選定合適位置，要注意吸取一些已建天橋因位置不合理而利用率不高的教訓(xùn)；對于進(jìn)出公園、景區(qū)等休閑場地的天橋，位置選擇應(yīng)結(jié)合造價(jià)、景觀、施工難易程度等因素綜合確定。

由于老城區(qū)內(nèi)管線種類多，埋深、尺寸、重要性各有不同，加上道路兩側(cè)人行道一般較窄，且出入口較多，造成天橋?qū)嶋H選址非常困難。設(shè)計(jì)者應(yīng)結(jié)合周邊建筑物環(huán)境、管線等條件，設(shè)身處地的從使用者角度出發(fā)，考慮各種因素，靈活運(yùn)用各種結(jié)構(gòu)構(gòu)造，創(chuàng)造性的解決問題，使建成后的天橋能真正方便群眾。

2 總體布置

天橋的景觀，必須結(jié)合其所在的周邊環(huán)境而客觀地考慮，在城市中心區(qū)，附近一般形成了高大建筑群，為使天橋從屬于周邊環(huán)境，從景觀上起到配合或點(diǎn)綴作用，而不是喧賓奪主，所以一般應(yīng)采用簡潔、流暢的橋型。由于梁橋簡潔、樸素，剛勁有力，具有水平方向左右伸展的力動感和穿越感，符合“簡單即美”的原則，同時(shí)，相對于混凝土結(jié)構(gòu)和鋼桁架等，鋼箱梁有自重輕、整體性好、抗震性能優(yōu)越、施工周期短、達(dá)到使用壽命后可回收利用等優(yōu)點(diǎn)而獲得廣泛應(yīng)用，尤其適用于建筑密集區(qū)域的中等跨度的人行橋。

圖1即為修建于山西省晉中市的某鋼箱梁人行天橋，該天橋選址時(shí)綜合考慮了相交路口、公交車站、公共衛(wèi)生服務(wù)中心等主要行人來源和交通方向，為行人安全過街提供便利。

2.1主橋

鋼箱梁天橋中，梁高一般可取跨徑的1/30～1/40，簡支梁可取高值，連續(xù)梁可取低值，如采用剛架結(jié)構(gòu)，可進(jìn)一步降低梁高。

本文中天橋采用單箱單室鋼箱梁結(jié)構(gòu)，頂板、底板厚均為16 mm，腹板厚12 mm，橋面寬4 m，跨徑組合為1.8 m+31.7 m+31.7 m+1.8 m，其中，兩側(cè)的1.8 m為懸挑部分，主梁伸出牛腿與梯道搭接。

2.2梯道、坡道

現(xiàn)行《城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范》中對梯道、坡道的坡度、寬度等建筑構(gòu)造做出了詳細(xì)要求，實(shí)際工作中，應(yīng)嚴(yán)格服從相關(guān)規(guī)定。此外，梯道下凈高小于2 m的三角區(qū)域內(nèi)，還應(yīng)設(shè)置防護(hù)設(shè)施，以滿足無障礙通行要求。

梯道、坡道結(jié)構(gòu)形式可根據(jù)跨徑，選用鋼箱梁或型鋼梁的形式。本工程梯道寬2.56 m，采用組合式焊接H型鋼連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。

2.3下部結(jié)構(gòu)

上部結(jié)構(gòu)采用簡支或連續(xù)鋼箱梁時(shí)，下部一般采用簡潔的柱式墩、V形墩、Y形墩等，本工程主橋采用V形墩，梯道采用圓柱墩，材質(zhì)均選用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，一方面較小的截面可以滿足承載力要求，另一方面鋼管也可用作模板，為施工便利創(chuàng)造了條件，同時(shí)也提高了墩柱抗沖擊的能力。

根據(jù)該處的地質(zhì)勘察資料，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

2.4附屬設(shè)施

鋼橋鋪裝一直是鋼橋面臨的一項(xiàng)重要課題，人行天橋由于橋梁跨徑小、活載相對較小，疲勞引起開裂等問題不明顯，基本上各種鋪裝均可適用于鋼箱梁天橋。在滿足防滑、耐久的前提下，盡量應(yīng)采用自重小的輕質(zhì)材料鋪裝，以免引起梁高的增加，使天橋顯得笨重。本文中天橋橋面鋪裝由下至上依次為M15水泥砂漿、水泥基防水涂料、燒面花崗巖面磚。

在南方多雨地區(qū)，很多天橋設(shè)置有雨棚，但現(xiàn)實(shí)生活中，除了休閑為主的天橋外，很少會有人在天橋上欣賞城市景觀，長時(shí)間駐留在天橋上。此外，雨棚的設(shè)置會使天橋的體量陡然增大，整體顯得很突出，很難與周邊環(huán)境融為一體。因此，建議除休閑為主的天橋，以及車站等人群特別密集、有特殊需求的天橋外，盡量不設(shè)置雨棚。

天橋上還有一類常見的構(gòu)筑物是通長的廣告牌，不僅增大了結(jié)構(gòu)自重和橫向風(fēng)載，還封閉了橋面，引起行人的壓抑感和不安全感。建議控制天橋上設(shè)置廣告牌的長度和高度，以免給結(jié)構(gòu)安全和行人心理帶來不利影響。

3 鋼箱梁天橋的振動控制

鋼箱梁天橋的受力與一般的橋梁類似，但由于人行激勵(lì)的特殊性，需要格外注意橋梁的振動問題。

根據(jù)《城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范》，為避免共振，減少行人不安全感，天橋上部結(jié)構(gòu)的豎向自振頻率不應(yīng)小于3 Hz。前述規(guī)定是基于人行步頻介于1.6 Hz(慢走)和2.4 Hz(快走)之間，平均值大約2 Hz，設(shè)計(jì)階段應(yīng)考慮天橋基頻避開上述敏感范圍。實(shí)際工程中，人們發(fā)現(xiàn)，除豎向振動外，還發(fā)生了一些由人行激勵(lì)引起橋梁側(cè)向振動的事例，目前，側(cè)向振動尚未列入規(guī)范考慮范圍。

對于豎向振動，調(diào)整方法主要有：頻率調(diào)整法；限制動力響應(yīng)值法。頻率調(diào)整法為規(guī)范推薦方法，主要是通過回避敏感范圍內(nèi)的頻率來滿足使用要求。限制動力響應(yīng)值法是在共振情況下，以橋梁結(jié)構(gòu)上所產(chǎn)生的最大響應(yīng)來評估其振動使用特性能否滿足，如不滿足，可通過調(diào)頻質(zhì)量阻尼器(TMD)減振系統(tǒng)等外加手段，使主結(jié)構(gòu)的振動反應(yīng)衰減并受到控制。

常規(guī)的鋼箱梁天橋中，梁高主要由振動頻率控制，以圖1所示天橋?yàn)槔?，不同梁高情況下的靜力、動力計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 不同梁高對應(yīng)的計(jì)算結(jié)果

由表1中可以看出，梁高0.8 m時(shí)即可滿足強(qiáng)度、剛度要求，但結(jié)構(gòu)基頻落于敏感范圍，應(yīng)予調(diào)整，隨著梁高的增加，各項(xiàng)指標(biāo)均趨向于有利。其中，梁高由0.8 m增加至1.2 m，增加了50%，基頻同時(shí)提高了53%，大致成正比關(guān)系。在滿足凈空和不影響到景觀的前提下，增加梁高引起材料用量的增加較少，因此，對于簡支梁、連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，增加梁高可以作為調(diào)整基頻的首選方案。

4 結(jié)語

1)城市人行天橋與城市生活緊密相連，選址時(shí)必須綜合考慮各種因素，提高天橋利用率，最大限度滿足現(xiàn)時(shí)的和長遠(yuǎn)的需求。

2)天橋設(shè)計(jì)應(yīng)注意保持上下部結(jié)構(gòu)總體比例協(xié)調(diào)，鋪裝、護(hù)欄等細(xì)節(jié)完善、美觀，使天橋不僅具備交通功能，還能融入環(huán)境，給人以賞心悅目的感覺。

3)鋼箱梁天橋應(yīng)用廣泛，梁高一般由自振頻率控制，鋪裝及附屬構(gòu)造的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量輕型化，以降低荷載，保持天橋輕盈挺拔的外觀。

[1] CJJ 69—95,城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 余鳳翔.城市人行天橋設(shè)計(jì)上幾個(gè)問題的探討[J].城市道橋與防洪，2004(2)：29-32.

[3] 孫利民，閆興飛.人行橋人行激勵(lì)振動及設(shè)計(jì)方法[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2004，32(8)：996-999.

Discussionontheapplicationofsteelboxgirderstructureinconstructionofurbanpedestrianbridge

HaoYiguoChengXiaofen

(TaiyuanMunicipalEngineeringDesignandResearchInstitute,Taiyuan030002,China)

Combined with a steel box girder pedestrian bridge project， the site selection and overall arrangement of the pedestrian bridge are discussed， the fundamental frequency of steel box girder bridges are also calculated and analyzed， at the end of the paper， the problems of designing a steel box girder pedestrian bridge are pointed out.

pedestrian overpass, selected position, steel box girder, free vibration frequency

U448.213

A

1009-6825(2017)26-0164-02

2017-07-09

郝一果(1981- )，男，工程師; 成小芬(1980- ),女，工程師