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钢箱梁人行天桥设计中的几个重要问题 李永利1 庞吉莲2 摘要：从钢箱梁结构设计以及天桥选址处地上、地下现场情况与主体结构的结合、天桥人性化设计等几方面总结了钢箱梁人行天桥设计时需要注意的几个问题，并对人行天桥前期的设计模式及流程提出了合理化建议。 关键词：钢箱梁；人行天桥；设计模式及流程 1 引言 城市人行天桥主要是为了解决过街人流与道路车流之间的矛盾，因此通常设计在人流、车流量均比较大的地方，例如学校、商场、居民区、公交车站以及道路交叉口等，从而保障行人的过街安全、提高车行效率并有效减少事故的发生。钢箱梁人行天桥作为钢结构天桥的一种，相比较原始的钢筋混凝土梁式桥具有梁截面小、自重轻、抗震性好、施工方便快捷、易于周围环境结合等优点，目前正越来越多的被采用[2]。在进行一个完整流程的钢箱梁天桥设计时，许多重要问题值得引起设计者的足够重视，一些设计方法和模式也需要进一步地讨论和完善。 2 结构设计 2.1 荷载组合 在进行钢箱梁的结构设计时，主要考虑人行荷载、箱梁自重、桥面铺装、栏杆荷载、风荷载、雪荷载以及温度荷载等几种荷载的影响，并根据天桥的实际情况选取最不利荷载组合进行结构计算。一般来说，除了造型或功能方面有特殊要求的天桥，大部分人行天桥不设置顶棚，一是为了减少雨雪天气时行人在天桥上的驻留，避免天桥承受极限荷载；二是很大程度上减轻了天桥的清洁和维护工作。很多天桥都采用透明耐力板、钢化玻璃等材料作为顶棚，但人行天桥一般位于交通较发达地区，环境质量较差，因此天桥顶棚极易堆积大量的灰尘，若不经常清洗，就会使顶棚不再具有通透、明亮的效果，影响整个天桥的美观。当天桥上有大面积广告位或天桥造型有较大的迎风面时，应考虑风荷载与其他荷载的组合情况，除此之外风荷载对箱梁的影响较小。温度荷载分别按照升温20℃和降温20℃进行计算，这对于跨度越大的天桥影响越大。还应注意的是，按照《城市人行天桥及人行地道技术规范》CJJ69-95)的规定，栏杆荷载不与其他荷载进行组合。 2.2 自振频率 跨中截面的结构特性以及桥墩的综合刚度是影响结构自振频率的主要因素。可以通过增加箱梁高度和底缘的宽度、增大墩柱截面或桩径、增强墩或基础刚度、墩梁固结等措施提高结构的自振频率，使其满足规范3Hz的要求。不过有设计者指出，这个要求对于跨度大的天桥要求过高，会大大增加材料用量，并提出了计算不同桥型、活载、自重及跨度的天桥其限制频率的计算公式，保证天桥设计既安全可靠又节约材料。公式中为人行荷载的频率，取为2Hz，p为均布自重，为梁跨度，梁板式主梁跨中n取600，悬臂端取300。当主桥的自振频率与行人步行频率较接近时，会引起主梁的振动和挠度过大，使行人感到不适并危及天桥的安全[3]。因此天桥自振频率是人行天桥结构设计中一个非常重要的指标，应该引起设计者的足够注意。 (1) (2) q= g (3) 2.3 主桥材料 钢箱梁设计时主要根据建筑造型以及结构安全等方面要求采用Q235B及Q345B级钢材，但桥梁钢(Q345D)、铝合金等一些新型的材料也逐渐开始在设计中采用。Q345D桥梁钢是专门用于铁路或公路桥梁的一种钢材，具有较高的强度、良好的韧性以及抗疲劳和抗冲击性能。但桥梁钢比普通钢材价格高的多，会大大增加工程造价，而对天桥结构性能方面的提高并不十分明显。因此作者认为从一定程度上来讲，Q345D桥梁钢并不适合作为人行天桥钢箱梁的主要材料。铝合金材料在汽车、航天、机械制造以及建筑门窗等方面已经得到较广泛的应用，它具有良好的塑性和较小的密度，能有效减小结构自重，强度方面可以接近甚至超过优质钢。虽然铝合金材料比钢材贵很多，但其耐磨、耐久性好、美观且易清洗，能够大大减少后期维护的费用，所以综合效益也比较好，杭州、上海等多个地方都已经有铝合金天桥建成。与铝合金天桥结构相对应的技术规范与规程目前还未出台，这给铝合金天桥的设计、施工、验收和审查工作都带来了极大的不便。 3 天桥选址 城市人行天桥选址时，除了要考虑所在处的人流、车流量，还要结合当地10~20年内的城市规划情况，避免出现天桥妨碍道路规划的问题。天桥建设时还要注意地下部分与管线的协调，否则不但会给管线迁移带来很大的麻烦，增加资金投入，还会影响天桥的整体造型。还应注意的是，为了让城市人行天桥能够发挥最大的作用，还应充分考虑行人的心理，不能超过行人所能承受的最大绕行距离，所以在天桥建设前要进行天桥两边的人流量调查。 4 天桥的人性化设计 4.1 梯道设计 为了方便残疾人、老年人以及儿童上下桥，很多天桥都设置了自动扶梯或者上下直梯。在设置电梯时，除了考虑场地平面限制和工程造价等方面的问题，还应注意使电梯位于上桥人数较多的一面，从而提高电梯