， ，， ，

(1.浙江省交通運(yùn)輸科學(xué)研究院，浙江 杭州 311305；2.廣東中譽(yù)設(shè)計(jì)院有限公司 深圳分公司，廣東 深圳 518034；3.長(zhǎng)沙學(xué)院 土木工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410022;4.南寧交通投資集團(tuán)有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530022；5.湖南工學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421002)

1 概述

本項(xiàng)目位于皇崗口岸南一路高架橋與福田保稅區(qū)一號(hào)通道之間的間隙處，處于皇崗口岸與福田口岸之間[1，2]。本項(xiàng)目新建人行連廊起于皇崗口岸車(chē)港城2樓，與皇崗口岸南一路高架橋平行設(shè)置，以扶手電梯和梯道的形式接現(xiàn)狀綠地，并將該綠地改造為人流緩沖區(qū)，人行連廊終于該緩沖區(qū)。本廊橋工程包括漁農(nóng)村裕亨花園至車(chē)港城高架橋入口處廊橋以及與現(xiàn)狀外部市政的銜接的人行道工程(第1聯(lián))、與車(chē)港城二層連接段(第2聯(lián))。第1聯(lián)廊橋?qū)挾榷?.5 m，第2聯(lián)與車(chē)港城拼寬4.5 m，鋼箱梁主梁高1.3 m，橋下凈高5.5 m。同時(shí)設(shè)有1座梯道，2座扶梯，1座垂直電梯，并在天橋上設(shè)置雨棚。步行廊橋方案效果圖如圖1所示。文獻(xiàn)[3，4]也對(duì)人行天橋的設(shè)計(jì)做了相關(guān)描述，同時(shí)也有部分學(xué)者介紹了新材料[5，6]在人行天橋中的應(yīng)用情況，本文則是根據(jù)復(fù)雜的地形條件來(lái)進(jìn)行城市步行廊橋的方案比選研究。

圖1 步行廊橋方案效果圖

2 橋梁設(shè)計(jì)控制條件

新建步行廊橋處在皇崗口岸南一路高架橋與福田區(qū)一號(hào)通道之間的間隙處(見(jiàn)圖2)，步行廊橋的線形已無(wú)調(diào)整的空間。因此步行廊橋的走向基本確定，宜根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的約束控制條件來(lái)調(diào)整步行廊橋的跨徑組成，尤其是與皇崗口岸車(chē)港城2樓銜接處環(huán)境制約因素多。

2.1 現(xiàn)狀道路

擬建廊橋橋址處地面以上有車(chē)港城出入口高架橋，至香港的南一路高架橋；地面有由香港至福田保稅區(qū)一號(hào)通道，規(guī)劃的漁農(nóng)村二通道，規(guī)劃的消防通道以及外交貴賓通道。

擬建廊橋基本上是東西走向，北鄰車(chē)港城高架橋，南鄰至香港的高架橋。位于兩高架橋之間的間隙處。因由香港至福田保稅區(qū)一號(hào)通道車(chē)流量較大，且不可中斷，故主跨徑選擇32 m直接跨越。其他橋墩位置盡量避開(kāi)現(xiàn)狀道路，橋墩周邊需新建防撞墻。

2.2 現(xiàn)狀建筑

本項(xiàng)目主要服務(wù)于皇崗口岸和福田口岸，皇崗口岸位于廣東省深圳市福田區(qū)，與香港新界落馬洲口岸相對(duì)，是深圳與香港之間的5個(gè)一線口岸之一，皇崗口岸是目前中國(guó)規(guī)模最大的客貨綜合性公路口岸；福田口岸位于中國(guó)廣東省深圳市福田區(qū)皇崗，是一個(gè)連接香港與中國(guó)深圳邊境的陸路口岸，和深圳地鐵龍華線福田口岸站位于同一座大樓中。在香港方面對(duì)應(yīng)的口岸是位于港鐵東路線落馬洲站內(nèi)的落馬洲支線管制站，一條雙層的空調(diào)人行天橋負(fù)責(zé)跨越深圳河連接兩個(gè)口岸。

福田口岸位于皇崗口岸附近，面朝裕亨花園，東臨港城華庭小區(qū)，與地鐵4號(hào)線終點(diǎn)站位于同一座大樓中，軌道接駁；皇崗口岸周邊道路交通較為方便、公交接駁完善，口岸周邊有多個(gè)大型公交停車(chē)場(chǎng)；皇崗口岸與福田口岸隔區(qū)相望。

擬建步行廊橋橋址現(xiàn)狀建筑如圖2所示，圖中皇崗口岸車(chē)港城一層和至香港的南一路高架橋橋下均有海關(guān)管理用房，房屋中間是VIP貴賓過(guò)關(guān)通道。此處為廊橋第1聯(lián)和第2聯(lián)的結(jié)合處，分聯(lián)墩的布設(shè)受到車(chē)港城、高架橋、海關(guān)管理用房和VIP貴賓通道的制約。

2.3 現(xiàn)狀管線

擬建步行廊橋橋址處地下管線密集，主跨32 m東側(cè)橋墩處有電力管380VΦ8 mm架空塑膠管、地上監(jiān)控，電力等管道線路。在橋梁初步跨徑布設(shè)的位置中，需要臨時(shí)或永久遷改的管線情況見(jiàn)表1。

表1 管線沖突位置表位置沖突的管線名稱及規(guī)格管線點(diǎn)號(hào)埋深/m數(shù)量/m處理方法電力管380VΦ8mm架空塑膠管L4～L5架空15 73臨改/恢復(fù)Z3橋墩電力管380VΦ60mm埋地鐵管LD19～LD200 4156 51臨改/恢復(fù)電信管200×100mm管塊D26～D270 42121 98臨改/恢復(fù)電信管Φ60mm埋地鐵管D25～D28047 70臨改/恢復(fù)Z6橋墩電信管300×200mm塑膠管D1～D30 8017 67永久改移電信管800×600mm塑膠管D4～D51 4023 15臨改/恢復(fù)Z7橋墩雨水管Φ200mm塑膠管Y2～Y30 8322 43臨改/恢復(fù)Z8橋墩污水管Φ400mm塑膠管W6～W70 8710 62永久改移Z9橋墩污水管Φ400mm塑膠管W1～W22 086 39永久改移

2.4 協(xié)調(diào)單位多

擬建步行廊橋處，涉及的需要協(xié)調(diào)的單位有車(chē)港城、海關(guān)、邊檢、質(zhì)檢、公安等等。尤以海關(guān)的制約因素最多，如廊橋的施工不能影響其管理用房、車(chē)輛檢測(cè)用房的使用，不能影響VIP通道的暢通等等。橋墩位置不能影響監(jiān)控錄像的工作。協(xié)調(diào)單位中任何一方的意見(jiàn)都制約著本項(xiàng)目的實(shí)施。另外，此處的行政劃分歸中央直屬，相關(guān)手續(xù)的申辦需溝通協(xié)調(diào)的時(shí)間也比較多。

3 橋型設(shè)計(jì)方案比選

福田、皇崗兩口岸片區(qū)步行廊橋通道連接方案橋梁主梁采用連續(xù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)，梁寬4.5 m，人行步道凈寬4.0 m。西側(cè)設(shè)置1∶4 梯道及2部扶梯和1部垂直電梯，梯道全寬3.8 m，凈寬3.3 m，梯道采用連續(xù)鋼板梁；東側(cè)接順皇崗口岸車(chē)港城2 樓平臺(tái)，并相應(yīng)拓寬。橋梁梯道及主梁上均設(shè)置雨篷，雨篷形式采用蜂窩鋁板。下部結(jié)構(gòu)主墩采用樁接承臺(tái)，梯道墩采用樁接柱結(jié)構(gòu)形式。主橋橋梁面積693 m2，梯道面積318.1 m2。

根據(jù)口岸的出行量，結(jié)合周邊小區(qū)居民過(guò)街及過(guò)境要求，預(yù)測(cè)廊橋2020年高峰小時(shí)交通量為5 120人次/h。方案設(shè)計(jì)階段，主橋長(zhǎng)154 m，跨徑布置為3×24 m+(32+25+25)m。在施工圖設(shè)計(jì)階段，考慮到項(xiàng)目上下部所受制約因素較多，除主跨32 m不變外，其他跨徑需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際加以調(diào)整，尤其是與車(chē)港城2層接順段的第2聯(lián)。本文就第2聯(lián)的連接形式提出了6個(gè)設(shè)計(jì)方案，以征求各協(xié)調(diào)單位的意見(jiàn)，方案比選情況如表2所示。

表2 步行廊橋方案比選表比選內(nèi)容方案1方案2方案3方案4方案5方案6(推薦)結(jié)構(gòu)型式獨(dú)立式門(mén)架單獨(dú)受力，不影響鄰近高架橋受力 增大懸挑梁截面，并在增大截面范圍內(nèi)張拉負(fù)彎矩鋼束，擬建鋼箱梁搭在懸挑梁上 充分利用建筑原有的嵌巖樁基礎(chǔ)，外擴(kuò)立柱支撐鋼梁，不與原建筑懸挑梁發(fā)生關(guān)系，受力明確 不影響原建筑結(jié)構(gòu)，通過(guò)壓縮建筑內(nèi)車(chē)道來(lái)擴(kuò)建人行道不影響原建筑結(jié)構(gòu)，通過(guò)新建二層入口橋來(lái)保證原車(chē)道數(shù)不影響原建筑結(jié)構(gòu)，通過(guò)拼寬擴(kuò)建人行道 工藝要求新增門(mén)架，占用地面面積較多，施工受場(chǎng)地限制難度大新增負(fù)彎矩鋼束波紋管Φ80mm，很容易干擾到建筑主次梁的鋼絞線和鋼筋，對(duì)原建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響，施工難度大需要在原有砼立柱和承臺(tái)上植筋，工藝成熟。消防和監(jiān)控管線有10處需要遷改 工藝簡(jiǎn)單，所需設(shè)備少，占用施工場(chǎng)地少 工藝簡(jiǎn)單，需要新建57 8m2橋梁 工藝簡(jiǎn)單，所需設(shè)備少，占用施工場(chǎng)地少 工期施工周期較長(zhǎng)施工周期較長(zhǎng)施工周期較方案1短施工周期短施工周期短施工周期較短 對(duì)車(chē)港城結(jié)構(gòu)安全的影響無(wú)影響很大影響很小無(wú)無(wú)無(wú)使用性能線路順暢線路順暢線路順暢壓縮二層一車(chē)道 保留原有車(chē)道數(shù) 線路順暢造價(jià)高高高低較低較低與相關(guān)部門(mén)的協(xié)調(diào)難度大大大小小小外觀門(mén)架柱會(huì)壓縮橋下通道，還需遷移高架橋下方的工作房對(duì)建筑外觀影響較小會(huì)壓縮橋下凈空，但原本橋下凈空為7 5m，富余較多。室內(nèi)部分管線需要挪動(dòng)位置 需拆除部分原有高架橋護(hù)欄，壓縮車(chē)行道 需拆除部分原有高架橋護(hù)欄及二層管理用房會(huì)壓縮橋下凈空，需拆除部分原有高架橋護(hù)欄

3.1 方案1

在原有高架橋中間建立獨(dú)立式門(mén)架，預(yù)制鋼箱梁(高1.3 m，寬2.3 m)置于門(mén)架上。門(mén)架柱為0.6 m矩形截面，門(mén)架梁寬1.0 m，高1.0 m。門(mén)架凈寬3.4 m，內(nèi)設(shè)行車(chē)道3.0 m。

優(yōu)點(diǎn)：新建人行天橋獨(dú)立受力，不影響兩邊高架橋；線路比較順暢。

缺點(diǎn)：外觀整體性較差，需要遷移高架橋下面的海關(guān)工作房，工程量較大，門(mén)架占地面積較大，且影響地面交通。

3.2 方案2

采用增大截面法，將車(chē)港城建筑懸挑梁底寬從1.2 m增大至3.6 m，并在增大截面范圍內(nèi)張拉負(fù)彎矩鋼束，擬建2.3 m人行鋼箱梁搭在懸挑梁上。

優(yōu)點(diǎn)：對(duì)建筑外觀影響較小。

缺點(diǎn)：建筑原縱橫梁為預(yù)應(yīng)力大梁，新增負(fù)彎矩鋼束波紋管Φ 80 mm，很容易干擾到建筑主次梁的鋼絞線和鋼筋，對(duì)原建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響，施工難度大。

3.3 方案3

在原有車(chē)港城建筑的混凝土柱上植筋，兩側(cè)分別外擴(kuò)0.4 m×0.6 m砼立柱，立柱上搭設(shè)1.2 m(高)×0.4 m(寬)鋼梁，鋼梁上托1.3 m(高)×2.3 m(寬)人行鋼箱梁。原樁基為C30砼人工挖孔嵌巖樁，獨(dú)樁接承臺(tái)，樁徑1.6 m，C20砼護(hù)壁厚0.15 m，樁端入微風(fēng)化巖層不小于0.5 m。

缺點(diǎn)：會(huì)壓縮橋下凈空，但原本橋下凈空為7.5 m，富余較多。

3.4 方案4

原有人行道寬2.2 m，向室內(nèi)拓寬2.3 m，占用室內(nèi)1個(gè)車(chē)道。新建人行天橋與車(chē)港城室內(nèi)人行道形成折線型人行道。

優(yōu)點(diǎn)：占地面積小，不影響地面交通。

缺點(diǎn)：需拆除左邊高架橋護(hù)欄，占用原有的室內(nèi)行車(chē)道路，線路不順暢。

3.5 方案5

拆除原有車(chē)港城二樓的車(chē)輛管理收費(fèi)用房，新建約57.8 m2的橋梁接順管理用房所在車(chē)道，同時(shí)新增橋梁面積也填補(bǔ)了現(xiàn)狀車(chē)港城和高架橋之間的空白部分。

優(yōu)點(diǎn)：占地面積小，不影響地面交通。

缺點(diǎn)：需拆除左邊高架橋護(hù)欄，占用原有的室內(nèi)行車(chē)道路，線路不順暢。

中國(guó)水利：黨的十八大和十八屆三中全會(huì)對(duì)水利工作提出了新的更高要求。規(guī)劃計(jì)劃是水利工作的基礎(chǔ)和龍頭，請(qǐng)您介紹一下規(guī)劃計(jì)劃司圍繞新形勢(shì)新要求開(kāi)展的主要工作和取得的成效。

3.6 方案6

在現(xiàn)狀車(chē)港城建筑的立柱70 cm外新建L型橋墩，墩柱截面1.2 m×1.2 m。L型橋墩懸挑部位支撐2.3 m寬鋼箱梁，與車(chē)港城建筑懸挑梁拼寬形成4.5 m寬的橋面。

優(yōu)點(diǎn)：施工占地面積小，線路順暢，對(duì)現(xiàn)狀車(chē)港城建筑無(wú)影響。

缺點(diǎn)：會(huì)壓縮橋下凈空。

通過(guò)上述6種方案的比選，綜合各協(xié)調(diào)單位的意見(jiàn)和建議，最終一致推選方案6作為本項(xiàng)目的實(shí)施方案。將步行廊橋的設(shè)計(jì)和施工工作對(duì)現(xiàn)狀各單位工作的影響降低到最小。施工圖設(shè)計(jì)階段，步行廊橋主橋第1聯(lián)為1.5 m+(25+25+32+19+16+16+13.5)m 7跨連續(xù)直腹板鋼箱梁；車(chē)港城接順段為8.06 m和21.575 m簡(jiǎn)支直腹板鋼箱梁，曲線半徑150 m；1∶4梯道為(7.6+8.8+8.3) m 3跨鋼箱梁。步行廊橋典型斷面圖如圖3所示。

a)車(chē)港城接順段斷面圖b)分聯(lián)墩處斷面圖c)標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

4 結(jié)構(gòu)計(jì)算

步行廊橋橋面總寬4.5 m，兩側(cè)欄桿及雨棚立柱均寬0.25 m，橋面凈寬4.0 m。鋼箱梁頂?shù)装搴透拱搴穸?6 mm，采用Q235-C級(jí)鋼。

采用MIDAS/Civil有限元軟件建立步行廊橋的有限元分析模型。其中鋼箱梁采用箱型截面梁?jiǎn)卧M，支座采用一般支承模擬，墩底固結(jié)。第1聯(lián)主橋的有限元模型如圖4所示。

圖4 第1聯(lián)主梁結(jié)構(gòu)離散圖

4.1 支反力及支座選型

在最不利作用效應(yīng)組合下，單個(gè)支座最小支反力出現(xiàn)在6號(hào)墩?qǐng)A弧內(nèi)側(cè)處，為51 kN，單個(gè)支座最大支反力出現(xiàn)在3號(hào)墩?qǐng)A弧外側(cè)處，為1 368.3 kN，沒(méi)出現(xiàn)負(fù)反力。

1號(hào)墩頂最大縱向位移是30 mm，整體升溫位移是21 mm，升溫溫度梯度位移是8 mm，故中墩支座選用GYZ 450×99，支座厚度99 mm，允許最大位移33 mm，承載力1 521 kN；邊墩支座選用GYZF4 400×101，支座厚度101 mm，允許最大位移33 mm，承載力1 195 kN。

4.2 鋼箱梁計(jì)算

最不利作用效應(yīng)組合下最大拉應(yīng)力為76.4 MPa，最大壓應(yīng)力為70.7 MPa，最大剪應(yīng)力為25.8 MPa。自重和人群荷載產(chǎn)生的最大撓度28.7 mm，設(shè)置預(yù)拱度20 mm。

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50017-2003)第4.3.1和4.3.2條:

按構(gòu)造配置橫向加勁肋即可，可不作腹板穩(wěn)定性的計(jì)算。

4.3 橋面板計(jì)算

橋面板最大拉應(yīng)力為94.8 MPa，最大壓應(yīng)力為84.5 MPa，均小于135 MPa，應(yīng)力均滿足要求。

4.4 其他

通過(guò)計(jì)算，步行廊橋豎向一階自振頻率為4.022 Hz，>3 Hz，橫向一階自振頻率為1.492 Hz，>1.2 Hz，縱向一階自振頻率為0.514 Hz，<1.25 Hz，滿足規(guī)范[7]要求。

5 結(jié)語(yǔ)

福田、皇崗兩口岸片區(qū)步行廊橋通道連接工程所新建的步行廊橋，從2000年便開(kāi)始了方案的論證。隨著深港經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程加快，香港與內(nèi)地的交流不斷密切和內(nèi)地人員赴港個(gè)人游及“一簽多行”政策的推行，由此帶來(lái)的通關(guān)需求還將迅猛增長(zhǎng)。因此本項(xiàng)目建設(shè)勢(shì)在必行。步行廊橋于2014年完成方案設(shè)計(jì)，于2015年3月完成施工圖設(shè)計(jì)，目前正在施工建設(shè)中。本項(xiàng)目的實(shí)施可為其他處于復(fù)雜地形條件下的城市橋梁方案比選提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

[1] 湘潭市規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)院深圳分院.福田、皇崗兩口岸片區(qū)步行廊橋通道連接工程方案設(shè)計(jì)[Z].2014.

[2] 廣東中譽(yù)設(shè)計(jì)院有限公司.福田、皇崗兩口岸片區(qū)步行廊橋通道連接工程施工圖設(shè)計(jì)[Z].2015.

[3] 馮樹(shù)民，裴玉龍.人行天橋與人行地道的比選設(shè)置[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2007，39(8)：1289-1291.

[4] 王士剛，李永樂(lè).德國(guó)萊茵河畔威爾與法國(guó)惠寧恩之間的人行天橋設(shè)計(jì)[J].世界橋梁,2012，40(6)：15-18.

[5] 單波，周泉，肖巖.現(xiàn)代竹結(jié)構(gòu)技術(shù)在人行天橋中的研究與應(yīng)用[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2009，36(10)：29-34.

[6] 程曉東.新型鋁合金結(jié)構(gòu)在城市人行天橋中的應(yīng)用[J].橋梁建設(shè)，2007，37(6)：38-41.

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