鋼箱梁型人行天橋設(shè)計要點及工程應(yīng)用
關(guān)鍵詞： 鋼箱梁型天橋,設(shè)計要點,設(shè)計原則
1引言
隨著我經(jīng)濟的快速發(fā)展以及城市化進程的不斷深入，城市人口的不斷增加，給城市的交通帶來了一定的難度。人行天橋作為一種人行過街的設(shè)施，能夠有效地提高城市路網(wǎng)的通行你能力、確保行人過街的安全方便，在城市建設(shè)中得到廣泛的應(yīng)用。鋼箱梁天橋因其施工快捷，鋼結(jié)構(gòu)可先加工再運到橋址，進行現(xiàn)場拼接、組合，能有效四縮短施工工期，對交通影響小，作為現(xiàn)階段發(fā)展的趨勢。同時，鋼構(gòu)件斷面小、自重輕，鋼材的塑性和韌性好，使得鋼箱梁橋的抗震性能好。在我國鋼箱梁橋的應(yīng)用越來越普遍，如何設(shè)計好鋼箱梁橋就顯得十分重要了。本文就結(jié)合某鋼箱梁型天橋，對這種橋的設(shè)計進行了簡要的分析。
2工程概況
深圳寶安區(qū)梅龍鎮(zhèn)人行天橋橋梁型式為鋼箱梁橋，跨越梅龍路總長49米，分兩跨各為22.8m， 橋梁中墩設(shè)在中央分隔帶范圍，橋梁建筑寬5m，橋面凈寬4.50m，主橋下凈空大于5.0m。梅龍路兩側(cè)為居住區(qū)，車流量大，車速快，行人過街困難，為保證行人安全，及有效緩解該路段行人對地面交通的影響，設(shè)置一座人行天橋非常必要。
設(shè)計標準：1)設(shè)計荷載：人群5.0 KN/m2，基本風壓W0=0.90 KN/m2;欄桿、扶手豎向荷載 1.2KN/m，水平荷載 2.5KN/m;汽車撞擊力：順橋向 350KN，垂直行車向 175KN。2)橋面布置：橋梁全寬5米，人行系統(tǒng)凈寬4.5米。3)橋梁頂面縱橫坡：縱坡由橋面豎曲線及預(yù)拱度形成，橫坡為雙面坡設(shè)計，坡度為1%。4)溫度效應(yīng)：鋼材線膨脹系數(shù)0.000012，考慮系統(tǒng)溫差±25℃，有效溫度標準值最高46℃，最低-3℃，合攏溫度取25℃。5)地震動峰值加速度系數(shù)按0.15g采取相應(yīng)抗震設(shè)計。6)橋梁凈空5m。7)設(shè)計安全等級：二級。8)環(huán)境類別為I類;設(shè)計基準期100年;天橋上部結(jié)構(gòu)豎向自振頻率≥3HZ。
3天橋設(shè)計的總體原則
與設(shè)計其他構(gòu)筑物一樣，在天橋設(shè)計中應(yīng)遵循以下原則：1)安全性。橋梁自身的安全是指整個結(jié)構(gòu)及其各組成構(gòu)件，在制造、運輸、安裝和運營過程中應(yīng)能滿足強度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性的要求。橋梁結(jié)構(gòu)的強度應(yīng)使其所有組成構(gòu)件及連接構(gòu)造的材料抗力或承載能力具有足夠的安全儲備。對于剛度的要求，應(yīng)使橋梁在荷重作用下的變形不超過規(guī)定的容許限值，因為過度的變形會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)連接的松弛，帶來超過橋梁設(shè)計的動力響應(yīng)，給行人不舒適和不安全的感覺，嚴重者會危及橋梁結(jié)構(gòu)的安全。結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性要求，就是要使橋梁結(jié)構(gòu)在各種外因影響下，具有保持原有形狀和位置的能力。震區(qū)內(nèi)的橋梁，在計算和構(gòu)造上還要滿足抗震要求�？偠灾ＷC橋梁結(jié)構(gòu)自身的安全，就是要在設(shè)計時滿足結(jié)構(gòu)尺寸和構(gòu)造上的要求。2)適用性。橋面人行道寬度應(yīng)保證橋上人群的安全暢通，同時應(yīng)考慮未來人流量增長的可能和需要。橋梁建成以后要保證使用年限內(nèi)，構(gòu)造上應(yīng)具有可維修性，以保證在其功能衰減或滿足未來發(fā)展需要時能夠順利加固、擴建。另外，橋面的平整程度是保證行人的平穩(wěn)和舒適程度的關(guān)鍵。3)經(jīng)濟性。在安全、適用的前提下，經(jīng)濟因素是衡量技術(shù)水平，做出方案選擇的主要因素。在設(shè)計中，應(yīng)提出幾套初步設(shè)計方案，并須根據(jù)因地制宜、就地取材、方便施工的原則，考慮包括造價、工料供應(yīng)來源、結(jié)構(gòu)使用年限、運營費用、估計未來發(fā)展的合理儲備，以及發(fā)生特殊情況時橋梁具有的適應(yīng)能力，通盤進行方案比較，選擇適當?shù)臉蛐�。要全面而精確地計算、照顧到所有的經(jīng)濟因素往往是很困難的，在方案比較中，應(yīng)充分考慮橋梁在使用期間的運營條件以及養(yǎng)護、加固和維修等的費用。4)先進性。橋梁設(shè)計應(yīng)能體現(xiàn)現(xiàn)代橋梁建設(shè)的新技術(shù)。應(yīng)盡量采用先進的施工藝技術(shù)和施工機械、設(shè)備，以便于制造和架設(shè)，并利于減少勞動強度，加快施工進度，同時保證工程質(zhì)量和施工安全。5)施工上的要求。橋梁結(jié)構(gòu)在施工階段應(yīng)便于制造和架設(shè)，在運營階段應(yīng)便于檢查、維修和加固。采用先進的工藝技術(shù)和施工機械的同時，應(yīng)考慮到施工的可行性，保證施工速度、工程質(zhì)量和施工安全。6)美觀上的要求。近代橋梁規(guī)劃設(shè)計的趨勢，多將美觀列為橋梁使用要求的一項內(nèi)容。橋梁除具有雄偉的輪廓外，其布局、風格、色彩還應(yīng)與周圍的景致和諧。人行天橋應(yīng)較多地考慮建筑藝術(shù)方面的要求:1)在滿足其他功能要求的前提下，要選用最佳的結(jié)構(gòu)形式——純正、清爽、穩(wěn)定。美從屬于質(zhì)量，質(zhì)量統(tǒng)一于美。2)美主要表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)選型和諧與良好的比例，并具有秩序感和韻律感，過多的重復(fù)將會導(dǎo)致單調(diào)。3)應(yīng)重視與環(huán)境的協(xié)調(diào)。包括材料的選擇，表面的質(zhì)感，特別是色彩的運用起著重要作用。而運用模型則有助于實感判斷，審視陰影效果。
4天橋方案設(shè)計
本方案設(shè)計堅持以人為本，全部方案采取廊橋的設(shè)計。充分考慮行人過街的舒適性，避免風吹雨打。所有方案的天橋施工都將采取工廠預(yù)制方式，即鋼結(jié)構(gòu)工廠先加工，加工完成后運到橋址，進行現(xiàn)場拼接、組合，這樣施工的好處是工期短，對交通影響少。
該天橋方案結(jié)構(gòu)合理，施工難度不高，具有實用、耐看的價值。天橋雨棚的支撐用鋼拱，其外形很好地表現(xiàn)出鴻雁飛翔的姿態(tài)，結(jié)構(gòu)受力也比較合理，因此具備美觀、實用的特點。天橋的20個30×10cm鋼管拱結(jié)構(gòu)足以承受頂棚的重量。頂棚采用夾膠鋼化玻璃。該方案采用廊橋設(shè)汁，天橋主要元素為半拱形元素，該元素分布于天橋頂棚支撐，是頂棚的主要支撐結(jié)構(gòu)，這種拱形結(jié)構(gòu)受力合理，同時吊桿的安裝難度也不會太大。在橋梁美學構(gòu)成中，線是一切形態(tài)的代表和基礎(chǔ)，線的表現(xiàn)力最豐富，是形象單元中最重要的單元，而拱線給人以張力、柔韌的感覺。方案效果如圖1所示。
5橋梁結(jié)構(gòu)
5.1 上部結(jié)構(gòu)
天橋主梁采用現(xiàn)場拼裝單箱雙室等截面連續(xù)鋼箱梁，全橋共分兩跨，橋跨分跨為1.70+22.8+22.8+1.70=49m，全長49米，在梯道相接處外伸牛腿，與梯道搭接形成整體。主橋全寬5m，梁高1.0m，橫坡為雙面坡設(shè)計，坡度為1%;縱向設(shè)置R=742.063m圓曲線，主橋中間兩跨中設(shè)5cm預(yù)拱度,其余部分按二次拋物線設(shè)置。
主梁截面為鋼板焊制鋼箱梁，總寬度為5米， 主梁截面高1.0米，橋面兩側(cè)踢腳各寬0.25米。
全橋共設(shè)四座人行梯道，坡度為1：2和1：4。梯道均為鋼板焊制閉合箱形截面連續(xù)梁，工廠分段制造，工地安裝焊接為一體。梯道總寬度均為3.4米,兩側(cè)踢腳各寬0.15米,梯道表面均不設(shè)橫坡。
5.2下部結(jié)構(gòu)
天橋橋墩基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁基直徑D=80cm，天橋主梁橋墩承臺下設(shè)置2根樁基，梯道中墩為樁接柱形式，梯腳基礎(chǔ)為樁接承臺形式。
天橋墩柱采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)注C35補償收縮混凝土，墩底與承臺(樁頂)采用預(yù)埋地腳螺栓連接。主橋墩采用鋼板柱，梯道中墩采用D=50cm鋼管柱。
5.3附屬結(jié)構(gòu)
天橋和梯道橋面鋪裝采用M10水泥砂漿，內(nèi)設(shè)Φ4mm抗裂鋼絲網(wǎng)，水泥砂漿厚度3cm;在砂漿上刷XYPEX水泥基滲透結(jié)晶防水材料;面層采用2cm厚燒面天然花崗巖鋪裝。橋面接縫處用聚氨脂嵌縫膏填縫。頂棚采用夾膠鋼化玻璃，以鋼結(jié)構(gòu)立柱及縱、橫向連接桿為主龍骨，通過連接扣件固定;欄桿采用亞光不銹鋼扶手，鋼化玻璃作擋面。
6結(jié)語
通過結(jié)合筆者從事橋梁設(shè)計的工作經(jīng)驗以及某鋼箱梁型天橋的設(shè)計實例，提出天橋設(shè)計時必須注重整個結(jié)構(gòu)及其各組成構(gòu)件自身的安全性，而且結(jié)合近代橋梁規(guī)劃設(shè)計的趨勢，橋梁除具有雄偉的輪廓外，其布局、風格、色彩還應(yīng)與周圍的景致和諧。人行天橋應(yīng)較多地考慮建筑藝術(shù)方面的要求。筆者預(yù)測，鑒于鋼箱梁天橋因其施工快捷，鋼結(jié)構(gòu)可先加工再運到橋址，進行現(xiàn)場拼接、組合，能有效四縮短施工工期，對交通影響小，其將作為現(xiàn)階段發(fā)展的趨勢。
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