郝一果 成小芬

(太原市市政工程设计研究院，山西 太原 030002)

谈钢箱梁结构在城市人行天桥建设中的应用

郝一果 成小芬

(太原市市政工程设计研究院，山西 太原 030002)

结合某钢箱梁人行天桥工程，对人行天桥的选址、总体布置等方面进行探讨，对钢箱梁天桥的基频进行了计算分析，指出钢箱梁人行天桥设计中的注意事项。

人行天桥，选址，钢箱梁，自振频率

近年来，城市道路交通压力逐年增大，人车矛盾日益突出，特别是在老城区的医院、学校和商业繁华地段，行人过街已成为制约道路通行能力的主要因素，因此，对天桥的需求也越来越大。

由于道路改造时，可以因地制宜的设计立体过街设施，与广泛存在的单独修建一座人行天桥的状况大不相同，故本文主要结合某单独修建的钢箱梁天桥，对天桥的选址、总体布置及钢箱梁的应用进行探讨。

1 天桥选址

天桥选址首先应满足人行过街的需求，尤其是学校、医院、大型公交站或商场等人流集中的出入口，以适用为首要原则，在路段和片区的范围内，整体考虑行人的来源和流动方向，从行人的使用心理出发，选定合适位置，要注意吸取一些已建天桥因位置不合理而利用率不高的教训；对于进出公园、景区等休闲场地的天桥，位置选择应结合造价、景观、施工难易程度等因素综合确定。

由于老城区内管线种类多，埋深、尺寸、重要性各有不同，加上道路两侧人行道一般较窄，且出入口较多，造成天桥实际选址非常困难。设计者应结合周边建筑物环境、管线等条件，设身处地的从使用者角度出发，考虑各种因素，灵活运用各种结构构造，创造性的解决问题，使建成后的天桥能真正方便群众。

2 总体布置

天桥的景观，必须结合其所在的周边环境而客观地考虑，在城市中心区，附近一般形成了高大建筑群，为使天桥从属于周边环境，从景观上起到配合或点缀作用，而不是喧宾夺主，所以一般应采用简洁、流畅的桥型。由于梁桥简洁、朴素，刚劲有力，具有水平方向左右伸展的力动感和穿越感，符合“简单即美”的原则，同时，相对于混凝土结构和钢桁架等，钢箱梁有自重轻、整体性好、抗震性能优越、施工周期短、达到使用寿命后可回收利用等优点而获得广泛应用，尤其适用于建筑密集区域的中等跨度的人行桥。

图1即为修建于山西省晋中市的某钢箱梁人行天桥，该天桥选址时综合考虑了相交路口、公交车站、公共卫生服务中心等主要行人来源和交通方向，为行人安全过街提供便利。

2.1主桥

钢箱梁天桥中，梁高一般可取跨径的1/30～1/40，简支梁可取高值，连续梁可取低值，如采用刚架结构，可进一步降低梁高。

本文中天桥采用单箱单室钢箱梁结构，顶板、底板厚均为16 mm，腹板厚12 mm，桥面宽4 m，跨径组合为1.8 m+31.7 m+31.7 m+1.8 m，其中，两侧的1.8 m为悬挑部分，主梁伸出牛腿与梯道搭接。

2.2梯道、坡道

现行《城市人行天桥与人行地道技术规范》中对梯道、坡道的坡度、宽度等建筑构造做出了详细要求，实际工作中，应严格服从相关规定。此外，梯道下净高小于2 m的三角区域内，还应设置防护设施，以满足无障碍通行要求。

梯道、坡道结构形式可根据跨径，选用钢箱梁或型钢梁的形式。本工程梯道宽2.56 m，采用组合式焊接H型钢连续梁结构。

2.3下部结构

上部结构采用简支或连续钢箱梁时，下部一般采用简洁的柱式墩、V形墩、Y形墩等，本工程主桥采用V形墩，梯道采用圆柱墩，材质均选用钢管混凝土结构，一方面较小的截面可以满足承载力要求，另一方面钢管也可用作模板，为施工便利创造了条件，同时也提高了墩柱抗冲击的能力。

根据该处的地质勘察资料，基础采用钻孔灌注桩基础。

2.4附属设施

钢桥铺装一直是钢桥面临的一项重要课题，人行天桥由于桥梁跨径小、活载相对较小，疲劳引起开裂等问题不明显，基本上各种铺装均可适用于钢箱梁天桥。在满足防滑、耐久的前提下，尽量应采用自重小的轻质材料铺装，以免引起梁高的增加，使天桥显得笨重。本文中天桥桥面铺装由下至上依次为M15水泥砂浆、水泥基防水涂料、烧面花岗岩面砖。

在南方多雨地区，很多天桥设置有雨棚，但现实生活中，除了休闲为主的天桥外，很少会有人在天桥上欣赏城市景观，长时间驻留在天桥上。此外，雨棚的设置会使天桥的体量陡然增大，整体显得很突出，很难与周边环境融为一体。因此，建议除休闲为主的天桥，以及车站等人群特别密集、有特殊需求的天桥外，尽量不设置雨棚。

天桥上还有一类常见的构筑物是通长的广告牌，不仅增大了结构自重和横向风载，还封闭了桥面，引起行人的压抑感和不安全感。建议控制天桥上设置广告牌的长度和高度，以免给结构安全和行人心理带来不利影响。

3 钢箱梁天桥的振动控制

钢箱梁天桥的受力与一般的桥梁类似，但由于人行激励的特殊性，需要格外注意桥梁的振动问题。

根据《城市人行天桥与人行地道技术规范》，为避免共振，减少行人不安全感，天桥上部结构的竖向自振频率不应小于3 Hz。前述规定是基于人行步频介于1.6 Hz(慢走)和2.4 Hz(快走)之间，平均值大约2 Hz，设计阶段应考虑天桥基频避开上述敏感范围。实际工程中，人们发现，除竖向振动外，还发生了一些由人行激励引起桥梁侧向振动的事例，目前，侧向振动尚未列入规范考虑范围。

对于竖向振动，调整方法主要有：频率调整法；限制动力响应值法。频率调整法为规范推荐方法，主要是通过回避敏感范围内的频率来满足使用要求。限制动力响应值法是在共振情况下，以桥梁结构上所产生的最大响应来评估其振动使用特性能否满足，如不满足，可通过调频质量阻尼器(TMD)减振系统等外加手段，使主结构的振动反应衰减并受到控制。

常规的钢箱梁天桥中，梁高主要由振动频率控制，以图1所示天桥为例，不同梁高情况下的静力、动力计算结果见表1。

表1 不同梁高对应的计算结果

由表1中可以看出，梁高0.8 m时即可满足强度、刚度要求，但结构基频落于敏感范围，应予调整，随着梁高的增加，各项指标均趋向于有利。其中，梁高由0.8 m增加至1.2 m，增加了50%，基频同时提高了53%，大致成正比关系。在满足净空和不影响到景观的前提下，增加梁高引起材料用量的增加较少，因此，对于简支梁、连续梁结构，增加梁高可以作为调整基频的首选方案。

4 结语

1)城市人行天桥与城市生活紧密相连，选址时必须综合考虑各种因素，提高天桥利用率，最大限度满足现时的和长远的需求。

2)天桥设计应注意保持上下部结构总体比例协调，铺装、护栏等细节完善、美观，使天桥不仅具备交通功能，还能融入环境，给人以赏心悦目的感觉。

3)钢箱梁天桥应用广泛，梁高一般由自振频率控制，铺装及附属构造的设计应尽量轻型化，以降低荷载，保持天桥轻盈挺拔的外观。

[1] CJJ 69—95,城市人行天桥与人行地道技术规范[S].

[2] 余凤翔.城市人行天桥设计上几个问题的探讨[J].城市道桥与防洪，2004(2)：29-32.

[3] 孙利民，闫兴飞.人行桥人行激励振动及设计方法[J].同济大学学报(自然科学版)，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，工程师; 成小芬(1980- ),女，工程师