城市人行天桥设计上几个问题的探讨

桥选位

天桥梯道落地位置对天桥选位有很大影响 , 特别是当天桥仅可能单侧设置梯道时。由于规范规定人行道最小宽度为 3m ,即便依此计算 ,梯道宽度也应为天桥宽度的 1. 2 倍即 3. 6m ;而一般人行道宽度为 3～5m ,如单侧设置梯道则人行道全部或大部被侵占。由此造成天桥选位的极大困难。个人认为 ,规范中这条值得商榷 ,对于天桥的人流量 ,应该是两个方向机会均等 ,完全朝着一个方向的概率比较小 ,如此 ,一侧的梯道宽度应为半桥宽乘以适当的增大系数( 如 1. 2 等) 。这种认识 ,我们已在 2002 年徐家汇的斜徐路天桥设计中采用。

人行天桥设计

一般 ,天桥的选位应优先考虑满足交通需要和行人的便利。但是 ,对于城市中心区 ,由于周围环境和建筑物的限制 ,以及地下管线等的影响 ,通常理想桥位在设计和施工上都存在一些需要克服的困难或难题。对于桥梁设计师 ,应尽可能克服设计上的这些困难。

天桥的选型

2. 1 人行天桥的建筑选型

天桥建筑风格通常定位于“城市小品”,这是一个很高的要求 ,很难轻易达到。对于“城市小品”,不同的桥梁设计师可能有不同的理解。其实 ,对于城市中的桥梁 ,比如数量比较大的城市高架桥和轨道交通高架桥的选型 ,已进行过很长时

收稿日期 :2003211206

作者简介 : 余凤翔( 19682) ,男,陕西西安人,主任工程师,从事桥

梁设计。

间的探讨和争论 ,目前一般认为 ,桥梁应作为从属建筑景观 ,处于次要地位 ,其不应破坏或控制现在或将来的城市整体景观。这些 ,对我们天桥的选型也适用。通常 ,人行天桥作为城市中很小的一个建筑 ,如果奢望成为“城市中一道亮丽的风景” 是很不现实的 ,也会对周围建筑造成很大的影响 , 长远来看 ,会产生不利的影响。2002 年在设计上海浦东新区时代广场附近的三座人行天桥时 ,经过多方论证、比较和评审 ,最终采用了“简约、精致、含蓄”的选型原则 ,在天桥的造型上不与周围各具特色的大型建筑去一争高低 ,实实在在将天桥放在一个从属的、不引人注目的地位 ,在天桥上也不设置额外的建筑(如雨棚等) ,天桥自身照明上也是满足需要即可;但在天桥的装饰上 ,我们却采用很高的档次 ,注意了装饰选材、细部修饰和细节处理 ,力求达到远眺寻常普通 ,近观可圈可点。在 2003 年 5 月完工后 ,受到建设单位和周围群众的好评。

天桥跨越城市道路一般可以分为两大类: 跨越路口及跨越道路。跨越路口一般有十字交叉口、三叉路口、复合 (畸形) 交叉口等 ,天桥平面布置主要有“U ”形、“Y”形、“X”形、“圆”形、“八边形”和“工”字形等形式 ;跨越道路则多采用“一”字形布置。人行天桥平面布置应遵循“简单、对称” 的原则 ,争取与周围建筑物协调统一 ,曲线过渡自然圆顺。

跨越路口的天桥由于其净高受四周道路的控制 ,其桥面通常是水平的;而“一”字形天桥其桥面有可能是水平的或变高的。桥面采用变高可以降低梯道的高度 ,相应也减少了梯道的长度 ,这对天桥建于空间狭小的位置时减少梯道对地面道路的

侵占很重要;但若变高采用不当 ,有可能对天桥的造型产生很大破坏 ,得不偿失。当天桥落地处空间狭小时 ,宜首先进行直梯道与螺旋梯道比较 ,此后再考虑桥面变高。通常 ,天桥桥面以采用水平或微弯曲为宜。

当天桥采用自动扶梯时 ,一般梯道与扶梯并置 ,由于目前用于天桥的自动扶梯还只能是直行扶梯 ,故梯道也只好采用直梯道;对落地空间的侵占远较一般的天桥大 ,这在天桥选位必须注意。

2. 2 天桥结构材料的选择

除去一些特殊的结构类型 ,如钢管混凝土人行天桥等 ,人行天桥一般可供选择的材料只有钢结构和钢筋混凝土结构。目前 ,采用钢结构的越来越多 ,笔者以为值得讨论。

钢人行天桥的根本优点是施工快捷 ,加 2002 年完成的上海浦东南路～张杨路 3 号人行天桥 , 其桥宽 4. 5m ,主梁长 44. 4m ,重量 108t ,从运出制梁厂到架设完毕用了不到 5 个小时 ,架设采用了整体吊装就位; 整做天桥的制作架设(含主梁、基础、墩柱等) 不到一个月。但其缺点也是很明显的:费用大、养护困难和寿命短 ,对于装修档次比较高的人行天桥 ,其装修费用要占到土建费用的25 %～40 %。

钢筋混凝土天桥指普通钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土天桥。通常 ,当跨度在小于 25m 采用钢筋混凝土 ,当跨度在 25～40m 时采用预应力混凝土结构。其主要缺点是施工工期长、施工噪音大;其优点是费用小 ,养护方便 ,寿命长。此外 ,它还有一个常被人忽略的优点 ,即混凝土优异的适模性 ,很容易浇注出需要的形状。

笔者以为 ,人行天桥结构材料的选择 ,很大程度上是由施工要求来决定的。比如 ,拿工程费用来讲 ,对一个无相关工程的纯人行天桥工程 ,其施工也许会影响到周围的交通、商家的经营活动等 , 工期延长所增大的间接的费用一般远远大于工程本身直接费用的增减。因此 ,当天桥工程作为一个大工程(如新修地道、高架桥等) 的一个附属工程 ,天桥施工工期不起控制作用时 ,宜采用钢筋混凝土结构;反之 ,采用钢结构。

2. 3 天桥主梁及墩柱的选型

天桥跨越的道路横断面组成部分一般有: 车行道和人行道、绿化隔离带及道路周围的公用设施和空地等 ,其中绿化带、隔离带及空地等都可以

设置桥墩 ,城市中心区的天桥跨度一般鲜有大于40m 的 ,比如在上海 ,目前建成天桥中跨度最大的为浦东新区时代广场附近的三座天桥 , 也只有40m 。天桥常用跨度一般在 20～30m 之间。而即使考虑到行驶电车的需要 ,天桥墩柱高度通常也小于 6m 。故天桥具有跨度小、墩柱低的特点。此外 ,对于城市中心区的天桥 ,一般希望天桥对周围环境的影响尽可能小 ,通常采用“隐蔽法”或“融合法”,使桥“藏”或“融”于周围环境中 ,即要求天桥具有简洁的特点。根据美学上“简单即美”的原则 ,天桥宜采用形式简单的主梁及墩柱。

通常 ,天桥主梁可以采用梁式结构、刚架结构、拱式结构和斜拉结构等。其中前两种用得较多 ,后两种用得较少。拱桥如西安公路学院跨越二环路的中承式钢管拱桥 ,斜拉桥如重庆交通学院人行天桥。人行天桥中的斜拉桥日本采用得较多 ,我国较少。我国城市中心区的天桥通常采用梁式或刚架式 ,其中以梁式居多。

梁式桥为钢结构时 ,多采用箱型断面。一般梁高采用跨度的 1/ 30～1/ 40 ,简支梁高一些 ,连续梁小一些; 箱梁底宽一般为桥梁全宽的 0. 5～ 0. 6 倍 ,悬臂长为桥梁全宽的 0. 25～0. 20 倍。悬臂横向劲板当桥梁整体采用包装装饰时常采用弧形 ,以便整个箱梁包装成为一个有机整体 ,当桥梁不包装时 ,劲板多采用倒 T 形断面。

梁式桥为钢筋混凝土结构时 ,小跨度时可以采用预制板 ,大跨度时可以采用现浇板。通常 ,预制板由于悬臂较短 ,美观差一些;现浇板可以采用同钢结构一样大甚至更大的悬臂 ,使得天桥显得轻盈美观。梁高可以取用跨度的 1/ 25～1/ 35 。

墩柱通常与主梁采用一样的材料。当采用钢立柱时 ,一般采用低标号混凝土灌芯 ,以增强抗冲击力。墩柱一般采用圆形和板式 ,上下等截面。

当采用刚架时一般多采用斜腿刚构 ,梁高比梁式桥稍低 ,斜腿多采用板式。材料可以为钢或混凝土。刚构桥一般用于跨度较大的天桥。

4 天桥的装修装饰

除非少量旅游城市如昆明、西安和杭州等的风景区的天桥可以考虑设置顶(雨) 棚、休息平台、长椅等一种或几种设施外 ,一般城市中心区不宜设置这些装饰构造 ,因为这些将使得天桥的体量变得很大、天桥显得很突出。另外 ,有些设施比如雨棚在城市中心区天桥上也是不需要的 ,因为人

们很难从天桥上欣赏城市景观 ,即便在晴天 ,行人也是行色匆匆 ,很少停留的 ,更何况雨天呢。

但是 ,城市中心区天桥的装修是很必要的。目前 ,上海很多天桥都进行了装修 ,提升了天桥的档次 ,也使天桥和周围环境更加协调。但这种装修投资是很大的 , 一般达到土建投资的 25 %～ 40 %。一般城市很难有上海的经济实力 ,所以除了上海 ,一般城市几乎不进行这么高档次的装修 , 将来 ,随着经济实力的增强 ,天桥装修会越来越多。

天桥装修材料一般采用铝塑板、不锈钢板(管) 、6mm + 6mm 安全玻璃( 15mm 进口亚克力板等) 、大理石花岗岩及地砖等。

天桥的人性化设计

本节只谈论天桥的人性化设计上一些最新发展的情况。

1 人流的吸引 ———设置自动扶梯

《城市人行天桥与人行地道技术规范》

性条文》等。为残疾人能方便、安全通过人行天桥 ,有必要设置残疾人专用垂直电梯。

由于上海浦东作为全国第一个残疾人无障碍示范区 ,在 2002 年的浦东南路～张杨路天桥中 , 第一次在国内的人行天桥中设置了残疾人专用垂直电梯。由于存在一些景观和管理上的问题 ,我们在三座天桥中实际仅设置了一座 ,预留了两座 , 等积累经验和反馈效果后再实施另外两座。

设置垂直电梯 ,目前存在的问题主要有:

1. 景观影响。目前采用的只有曳引式的垂直电梯 ,其曳引机处于电梯上部 ,致使电梯井道高出桥面 2. 5～4m ,对天桥景观影响很大 ,且难以解决。后续可以考虑的方案是采用液压式的垂直电梯 ,但存在如何解决噪音大和要求地下空间大的问题。
2. 电梯结构尺寸。处于景观和少占地的考虑 ,希望尽可能采用小的结构尺寸;但电梯厂家由于流水线等的影响 ,一般甚至不愿意生产产品目录上的少量非常用产品 ,造成天桥设计上的困难。

(CJJ 69 —95) 认为 “,

过街者一般不愿意走天

如在上海浦东南路～张杨路天桥中 ,由于电梯厂

桥 , ”,建议“ 采取必要的方便行人、诱导行人以及带一定强制性的措施 , ”,但规范没有给出具体的方案。现在 ,比较人性化的方案是采用自动扶梯。最早采用的是上海市 ,比较有代表性的如龙阳路～白杨路和浦东南路～张杨路的天桥等。通常采用的是上行的直行自动扶梯。对吸引行人 ,特别年老体弱、儿童等发挥了很大的作用 ,但从实际使用效果上看 ,尚有待改进之处。

仅设上行自动扶梯 ,行人下行仍存在困难。有将行人“哄”上桥之嫌 ,致使行人产生逆反心理 ,吸引作用有限。建议采用上下行的双向自动扶梯 , 这主要涉及到工程投资 , 一部宽 100cm 的自动扶梯(升高 640cm) 大约需要 40～60 万元。
直行自动扶梯占地比较大 ,造成天桥选位、布设上的困难。建议采用螺旋形自动扶梯 ,这可能是电梯厂需要解决的一个难题。目前 ,笔者尚未看到有关螺旋形自动扶梯的报道。仅在上海南京路新世界商城看到过曲线自动扶梯。

2 残疾人的关爱 ———残疾人专用垂直电梯

随着全社会对残疾人的关爱的不断增强 ,一系列保证残疾人权利和生活便利的规范、规定相继推出 ,如《城市道路和建筑物无障碍设计规范》(J GJ 5022001 ,J 114222001) 及《工程建设标准强制

家的不让步 ,致使电梯尺寸偏大 ,引起一些问题。

结构设计

天桥和一般桥梁在结构设计上大同小异 ,但须注意以下几点:

1 预拱度

对于连续梁的预拱度 ,应在结构重力下足以抵消结构重力的挠度 ,使桥面保持平顺。特别注意不能在中墩处使桥面形成尖角。对于钢结构 , 有人建议计算挠度时不考虑纵向加劲肋的作用 , 理由是纵向加劲肋变形不符合平截面假定 ,笔者以为值得探讨。由于存在间距为 2～3m 的横向加劲板的约束限制 ,纵向加劲肋不会产生挠曲变形 ,故在计算挠度应计入其作用。其实 ,纵向加劲肋作用通常也是很有限的 ,一般约在 3 %～8 % , 很少大于 5 %。

对规范中计入全部静活载的规定 ,笔者觉得偏大。天桥规范中人群荷载取用 5k Pa ,远较一般公路桥梁的 3～3. 5k Pa 大得多 ,而且通常使用中也很难达到那么大荷载。按此设置的预拱度 ,特别对连续梁其线型很差。建议对简支结构 ,可按规范采用; 对连续结构 ,可按全部静活载的 40 %

～50 %采用。

4. 2 基础沉降

对于设置自动扶梯和垂直电梯的天桥 ,其基础必须保持一致的沉降量 ,以免影响正常使用。对于天桥和垂直电梯宜采用相同的基础类型。

桩基时应尽可能使桩尖处于相同的地层 ,并注意地面以下一定范围内 ,将来可能要增设或维修管线 ,不应计入该范围的土抗力作用。

4. 3 管线处理

这是天桥设计中最富创造力的地方之一。很可能牵一发而动全身。对于与基础有干扰的管线 ,通常处理的办法也无外乎是悬挑、穿心和架空等。但由于各种各样的限制因素 ,一般很难满足规范要求的各种构造要求和设计细节 ,这就要求

设计者根据对规范的理解和工程实践经验 ,灵活、变通乃至创造性地采用一些方法 ,满足特殊的需要。墨守常规 ,是很难解决问题的。

在方案设计时 ,应预见到这种复杂性 ,并采取一些针对措施 ,否则 ,会引起大的设计变更。