孟祥勇

(上海千年城市規(guī)劃工程設(shè)計(jì)股份有限公司，上海 310000)

0 引 言

人行天橋作為兩個(gè)地塊之間連接通道，不僅具有很強(qiáng)的實(shí)用性同時(shí)還兼具有很高的觀賞性。天橋跨越城市道路，便于兩地之間的聯(lián)系，是現(xiàn)代城市道路交通工程中一項(xiàng)重要的組成部分，在交通密集的地區(qū)，更好的處理了路人橫跨道路的問(wèn)題，同時(shí)滿足人車(chē)分流的功能以確保行人安全。

在現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)、施工的過(guò)程中，鋼結(jié)構(gòu)橋梁因施工便捷，可先在工廠預(yù)加工，然后再運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拼裝、焊接，能夠有效的縮短施工工期，并且減少了對(duì)交通的影響。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)因?yàn)閿嗝嫘∽灾剌p，同時(shí)鋼材的彈塑性能好，使得鋼箱梁橋具有良好的抗震效果，鋼結(jié)構(gòu)橋梁的被認(rèn)可程度也越來(lái)越高，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)橋梁的便利性、安全性變的更加青睞，因此，鋼箱梁橋?qū)⒌玫皆絹?lái)越普遍的應(yīng)用，如何設(shè)計(jì)并應(yīng)用好鋼箱梁橋就變得至關(guān)重要了。

1 工程概況

玫瑰路人行天橋位于蓉江一路道路里程K5+017.300，跨越蓉江一路。為促進(jìn)兩邊地塊行人溝通、減少對(duì)蓉江一路交通的影響，保障行車(chē)和行人的安全，需新建一座人行天橋。天橋主橋總長(zhǎng)60 m，寬為7 m；梯道投影總長(zhǎng)66.4 m，寬為3.4 m。

2 設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

(1)設(shè)計(jì)荷載。人群荷載：按《城市人行天橋與地道技術(shù)規(guī)范》(2003年修改單)取用，人群荷載q人群=3.6 kN/ m2；基本風(fēng)壓W0=0.90 kN/m2；欄桿、扶手豎向荷載1.2 kN/m，水平荷載2.5 kN/m；汽車(chē)撞擊力：順橋向350 kN，垂直行車(chē)向175 kN。

(2)設(shè)計(jì)安全等級(jí)：一級(jí)。

(3)環(huán)境類(lèi)別：環(huán)境類(lèi)別為I類(lèi)環(huán)境。

(4)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：100年。

(5)橋梁使用年限：50年。

(6)抗震要求：橋梁按6°設(shè)防，地震動(dòng)峰值加速度按0.05 g計(jì)，橋梁抗震設(shè)防類(lèi)別丁類(lèi)；抗震設(shè)計(jì)方法B類(lèi)。E1地震調(diào)整系數(shù)0.35。

(7)梁底標(biāo)高：本工程跨越交通主干道，梁底控制標(biāo)高均≥5.0 m。

(8)標(biāo)準(zhǔn)橫斷面。主橋：1.2 m(吊索)+0.3 m(欄桿)+4 m(人行道道)+0.3 m(欄桿)+1.2 m(吊索)=7.0 m。

梯道：0.2 m(欄桿)+3 m(人行道)+0.2 m(欄桿)=3.4 m。

(9)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(jì)，坡度為1%，天橋上部結(jié)構(gòu)豎向自振頻率≥3 HZ。

3 上部結(jié)構(gòu)

主橋上部結(jié)構(gòu)采用2跨一聯(lián)的連續(xù)鋼箱梁，鋼結(jié)構(gòu)采用分段制作，現(xiàn)場(chǎng)吊裝拼接。天橋主梁結(jié)構(gòu)為等截面連續(xù)鋼箱梁，梁高1.228 m，鋼箱梁箱梁頂寬7 m，鋼箱梁底寬4.692 m，頂板厚14 mm，腹板厚14 mm，底板厚14 mm，標(biāo)準(zhǔn)橫隔板板厚12 mm，支點(diǎn)橫隔板板厚16 mm和20 mm，鋼材均采用Q345qD鋼。

箱梁兩側(cè)設(shè)置裝飾性鋼拱肋，拱肋直徑為500 mm，拱肋一般段厚度為12 mm，近拱腳處壁厚為20 mm；拱肋與鋼梁之間連接采用32 mm吊桿連接；拱梁連接處位于梁頂緣，局部構(gòu)造為20 mm的鋼板組成的肋板式結(jié)構(gòu)；鋼拱肋施工過(guò)程中應(yīng)保證對(duì)稱(chēng)施工。

梯道上部結(jié)構(gòu)采用多跨連續(xù)鋼箱梁，鋼結(jié)構(gòu)采用分段制作，現(xiàn)場(chǎng)吊裝拼接。主梁結(jié)構(gòu)為等截面鋼箱梁，梁高0.374 m，箱梁頂寬3.4 m，鋼箱梁底寬2 m，頂板厚12 mm，腹板厚12 mm，底板厚12 mm，標(biāo)準(zhǔn)橫隔板板厚12 mm，鋼材均采用Q345qD鋼。

伸縮縫采用1 mm厚鋅鐵皮，底部采用發(fā)泡橡膠填縫，上部采用中性硅膠填塞。

4 下部結(jié)構(gòu)

主橋下部結(jié)構(gòu)采用混凝土實(shí)體Y形橋墩，造型優(yōu)美。橋墩墩身底部橫橋向?qū)挾葹? m，順橋向?qū)挾葹?.2 m，梯道采用樁柱式獨(dú)柱橋墩，立柱長(zhǎng)寬均為0.5 m的矩形墩。

本橋主橋樁基均采用直徑為1.0 m鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)為14 m嵌巖樁，單樁承載力840 KN；梯道樁基直徑為0.8 m，樁長(zhǎng)為13 m嵌巖樁，單樁承載力83 KN；須保證嵌巖深度大于3 d。梯道落地處橋臺(tái)基底承載力須大于100 kPa。

本工程中支座采用板式橡膠支座，主橋處支座型號(hào)為GJZ400×400×84，梯道橋墩處支座型號(hào)為GJZ150×150×35。橋臺(tái)處支座型號(hào)GJZ150×150×35。

5 防腐涂裝

(1)鋼箱梁均采用油漆、涂層系統(tǒng)防護(hù)。外表面涂裝要求按照《鐵路鋼橋保護(hù)涂裝》(TB/T1527-2011)執(zhí)行，涂裝設(shè)計(jì)使用壽命為15年。

(2)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件質(zhì)量應(yīng)逐一檢查，檢查合格后，方可進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的防銹處理和涂裝施工。

(3)鋼結(jié)構(gòu)外涂裝采用金屬涂層和油漆涂層的防護(hù)體系；內(nèi)涂裝采用全油漆。

(4)漆裝前需把鋼結(jié)構(gòu)表面的氧化層和銹蝕層及焊渣等必須清除干凈，特別要加強(qiáng)焊縫部位的預(yù)處理工作。

6 結(jié)構(gòu)分析

6.1 模型構(gòu)建

玫瑰路人行天橋?yàn)檫B續(xù)梁，為了使天橋模型更接近實(shí)際情況，利用MIDAS Civil 2019有限元軟件建立系桿模型，對(duì)上部鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行全橋分析。全橋共156個(gè)單元，173個(gè)節(jié)點(diǎn)。

6.2 抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算

通過(guò)模型的計(jì)算，可得到人行天橋施工階段和成橋階段的梁?jiǎn)卧獞?yīng)力。

計(jì)算結(jié)果表明：鋼箱梁、拱的最大正應(yīng)力為114.4 MPa<275 MPa，滿足《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D64-2015)要求。

6.3 抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算

通過(guò)模型計(jì)算，可得到人行天橋施工階段和成橋階段梁?jiǎn)卧魬?yīng)力。

計(jì)算結(jié)果表明：鋼箱梁、拱的最大剪應(yīng)力為24.2 MPa<160 MPa，滿足規(guī)范要求。

6.4 撓度驗(yàn)算

本橋中支點(diǎn)處設(shè)置一固定支座，其余支座在相應(yīng)位置處沿橫橋向和順橋向放開(kāi)。并計(jì)算人群荷載作用下鋼箱梁最大豎向撓度為1.1 mm<30 000/500=60 mm，滿足《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D64-2015)要求。

圖1 人群荷載作用下?lián)隙?/p>

并且分析影響鋼梁撓度的主要因素的處如下結(jié)論。

(1)鋼箱梁跨中撓度隨著鋼板梁板厚的逐漸增加而呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)。在頂?shù)装灏搴褫^小時(shí)，板厚增加對(duì)跨中撓度的影響較大，當(dāng)板厚較大時(shí)，繼續(xù)增加板厚對(duì)跨中撓度影響較小。

(2)當(dāng)鋼梁由單箱單室變?yōu)閱蜗潆p室，撓度值顯著減少，當(dāng)由單箱雙室變?yōu)閱蜗涠嗍視r(shí)，撓度仍然在減少，只是減少幅度隨著箱室的的增加而變小。

(3)隨著梁高的增加，鋼梁的慣性矩增加，因此鋼梁的跨中撓度也在減少。在梁高較小時(shí)，梁高的變化對(duì)撓度的影響比較顯著，隨著梁高的增加，撓度的變化逐漸減少。

6.5 支座反力

荷載標(biāo)準(zhǔn)組合下邊支座最大反力為416 KN，中支座最大反力為765 KN。

選取為GJZ400×400×84板式橡膠支座，滿足支座要求。

最不利工況(基本組合)支座最小反力為290 KN，支座未出現(xiàn)負(fù)反力，全部處于受壓狀態(tài)，滿足穩(wěn)定性能要求。

6.6 征值分析

征值分析見(jiàn)表1。

表1 模態(tài)特質(zhì)值表

主梁前8階為水平振動(dòng)，主要是因?yàn)榘迨较鹉z支座水平剛度較小引起，第九振型為豎向振動(dòng)，基頻為7.06 hz，本橋動(dòng)力特性滿足《城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范》CJJ69-95規(guī)定，人行橋豎向基頻的3 Hz，分析結(jié)果表明該人行天橋的設(shè)計(jì)動(dòng)力特性可以滿足要求，天橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案合理可行，滿足人行橋舒適度的要求。

7 結(jié) 語(yǔ)

隨著道路交通量的增長(zhǎng)和橋梁對(duì)景觀的要求變高，橋梁除具有輕盈、優(yōu)美的輪廓外，其本身還應(yīng)與周?chē)沫h(huán)境相協(xié)調(diào)。鋼結(jié)構(gòu)橋梁以造型優(yōu)美、自重輕、施工方便等特點(diǎn)在實(shí)際工程中得到了廣泛的應(yīng)用。本文運(yùn)用MIDAS civil 2019軟件對(duì)人行天橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析，得出以下結(jié)果。

(1)鋼梁在施工應(yīng)力和成橋階段應(yīng)力結(jié)果均小于《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D64-2015)要求規(guī)定的容許應(yīng)力值。

(2)活載作用下鋼梁變形滿足《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D64-2015)要求。