田莉蓉

（中信建筑设计研究总院有限公司，湖北 武汉430014）

1 工程概况

赤壁市东洲人行桥横跨陆水河，东西走向，西侧为蒲圻古城，东侧为赤壁外滩商业中心。桥梁全长254.718 m，钢箱梁桥面，部分区域镶嵌玻璃走道。西岸广场临河侧为重力式挡墙，近四边形布置，在夯实填土的基础上铺设混凝土砖。东岸广场为框架式建筑，圆弧状布置。东洲人行桥建成后为陆水河两岸居民交通出行带来极大便利。桥梁全貌见图1。

图1 东洲人行桥全貌

2 方案设计

2.1 总体方案构思

桥梁美学设计既要满足慢行交通的功能要求，又要融合地区艺术文化特点[1-2]。赤壁作为三省交汇的交通要塞，以赤壁之战、万里茶道和羊楼洞古镇闻名，孕育了丰富的三国文化和茶文化。东洲人行桥规划连接陆水河西侧古城和东侧外滩，起终点位置与河流流向交角约为107°。由于桥头两岸为民众休闲区，采用斜交直线桥方案，视觉效果较差。为规避缺陷，综合研究后，最终方案主体结构采用起终点正交直线段+中间双S 型流畅曲线段外形过渡，造型优美且消除了斜交方案的不利影响。同时采用绿色桥面铺装与整体涂装，构筑茶叶的形与色，彰显了地域文化特色。钢箱梁结构与承重玻璃桥面相结合，夜晚3D玻璃上演灯光秀，打造流光溢彩的夜景，成为陆水河上的艺术地标。通过主梁分幅和中央平台的连通，方便人流的联系转换，设计通行能力满足人行需求。东洲人行桥人流迹线见图2。

图2 东洲人行桥人流迹线

2.2 桥梁线形设计

根据规划平面，桥梁两岸为陆水河一级阶地，两侧堤岸上为沿河步道。本桥造型的独特与美观主要通过整体线形来表现,并与周围环境相融合。其中：（1）桥梁的主梁平面由半径为50 m 的左偏圆曲线和右偏及之间的缓和曲线组成,曲线设计流畅鲜明地表达出赤壁茶文化的特色。（2）第3～6 跨主梁分幅布置，通过中央平台的连通，方便人流的联系转换。（3）分幅桥跨通行区镶嵌玻璃走道，中央连通平台设置3D 玻璃走道，将桥梁功能性和景观性高度融合。

3 结构设计

3.1 主要技术标准

（1）荷载等级：人群荷载为4.1 kN/m2。

（2）抗震设防烈度：6 度，地震动峰值加速度为0.05g。

（3）桥梁设计使用年限：50 a，钢化玻璃设计使用年限为8 a。

（4）结构设计安全等级为一级。

（5）桥下堤边路净空不小于3.0 m。

（6）防洪标准：50 a 一遇。

3.2 总体布置

桥梁一联七跨，孔跨布置为（30+35.003+36.185+42.767+41.898+35.865+30）m=254.718 m。桥梁宽度从6～8 m 变化，横断面布置如下:

（1）分幅段[见图3（a）]：0.2 m（人行道栏杆）+5.6 m（行人+非机动车道）+0.2 m（人行道栏杆）=6.0 m。

（2）合并段[见图3（b）]：0.2 m（人行道栏杆）+7.6 m（行人+非机动车道）+0.2 m（人行道栏杆）=8.0 m。

图3 桥梁标准横断面（单位：m）

3.3 结构设计

3.3.1 上部结构设计

上部结构采用变高变宽钢箱梁结构，钢材材质Q345qD。钢箱梁梁高1.5～2 m。合并段箱梁采用单箱双室箱形截面，合并段为顺接分幅箱梁，局部进行变宽变高处理，箱室由单箱双室变化至单箱六室结构。分幅段箱梁中央设置桥面玻璃结构，整个结构分成桥面玻璃段的边主梁结构和墩顶箱梁结构。边主梁为双箱双室结构，固定间距采用横梁进行横向连接，墩顶钢箱梁为单箱三室结构。中央连接段为变宽钢箱梁，变宽采用箱梁挑臂长度进行变宽，箱梁中央设置桥面承重玻璃，箱梁结构也分为单箱三室和边主梁两种结构形式。

桥面承重玻璃采用钢化夹层玻璃。钢化玻璃必须进行均质处理，表面玻璃必须进行防滑处理。承重玻璃间边主梁采用横梁进行连接，横梁为焊接工字型开口横梁。钢化夹层玻璃组合厚度为3 层15 mm厚的均质钢化玻璃，层间设厚1.78 mm 的PVB 或SGP 胶片。钢化玻璃应该能够满足在极端故意锤击作用下，即使两层玻璃同时受损，仍具有承载行人所必要的强度。玻璃周边与钢箱梁接触区域设置10 mm厚硬橡胶垫圈，玻璃侧面与角钢衔接处设置泡沫棒和密封胶以保障玻璃在荷载作用下有足够的变形协调能力。

3.3.2 下部结构设计

桥墩为柱式桥墩，1#、7# 桥墩墩身截面为长轴2.4 m、短轴1.6 m 的椭圆形截面，墩顶下6 m 为截面渐变的墩帽部分；墩顶截面为长轴5.0 m、短轴2.2 m的椭圆形截面。2#、6# 桥墩为双墩布置，3#～5# 桥墩为单墩布置。墩身截面均为长轴2.4 m、短轴1.6 m 的椭圆形截面，墩顶下4 m 为截面渐变的墩帽部分；墩顶截面为长轴3.0 m、短轴2.2 m 的椭圆形截面。墩帽截面的渐变以圆弧线为迹线。桥墩均设置单排共2 根直径1.5 m 的钻孔灌注桩。0#桥台为U 形桥台，桥台基础采用双排共4 根直径1.2 m 钻孔灌注桩基础。

3.4 施工方案

搭设施工便道和围堰，施工下部结构桥墩与桥台。然后，主梁钢箱梁采用分节段工厂预制、现场吊装与焊接的方法施工，安装桥面承重玻璃。最后，施工桥面和附属结构，完成桥梁主体结构施工，进行桥梁荷载试验。

4 主桥结构受力分析

4.1 计算模型

采用Midas Civil 有限元分析软件，桥梁整体计算结构体系实质为连续钢箱梁，主梁、桥墩、承台均采用梁单元模拟，承重玻璃以荷载形式添加。整体计算有限元模型见图4。

图4 桥梁结构有限元模型

4.2 计算结果分析

4.2.1 主梁应力验算及挠度验算

桥梁的静力计算考虑结构自重、人群荷载、风荷载、整体升降温、主梁梯度温度（按英标BS 5 400 计算）、基础不均匀沉降。主梁在基本组合下主梁应力计算结果见图5。

图5 基本组合正应力包络图（单位：MP a）

控制截面应力见表1。根据《公路钢结构桥梁设计规范》相关条文，截面受压翼缘应考虑局部稳定影响，受拉或受压翼缘应考虑剪力滞效应的影响。分别对以上截面进行考虑剪力滞效应和局部稳定效应的应力修正，计算结果均满足规范要求。

表1 控制截面应力修正表 单位：MP a

在人群荷载作用下，最大位移发生在第四跨跨中，位移为-25 mm。根据《公路钢结构桥梁设计规范》中不大于L/500=85 mm 的要求，结构刚度均满足规范要求。

4.2.2 主梁振动分析

《城市人行天桥与人行地道技术规范》中规定，人行天桥竖向振动自振频率应不小于3 Hz，以避免产生共振，造成行人不安全感和构件的疲劳破坏[3]。计算时将桥梁自重与二期恒载转化为质量，进行特征值分析，一阶竖向自振频率最低为3.12 Hz，满足规范要求，结构舒适度满足规范要求。主梁一阶竖向自振振型见图6。

图6 主梁一阶竖向自振振型

4.2.3 桥梁稳定性计算

将主梁结构自重、桥面铺装、人行栏杆作为常量，将风荷载和人行荷载作为变量，对左幅4# 墩顶支点底板最大受压工况进行屈曲分析，主梁最小屈曲系数为28.8，大于4，满足整体稳定要求。

5 结 语

赤壁市东洲人行桥造型独特、线形优美。该桥采用空间曲线造型，具有独特的景观效果。其结构形式以连续梁主体，不同于常规的装饰景观桥，以其独特的线形打造与众不同的景观效果。钢箱梁与3D 承重玻璃桥面相结合,景观效果得到进一步提升。目前该桥梁已交付使用，社会效益和经济效益良好。