环形钢桁架天桥总体设计简介

2013-04-10 05:41:20黎杰群
城市道桥与防洪 2013年9期
关键词:天桥车流人流

黎杰群

(佛山市南海区大沥镇人民政府,广东佛山 528231)

0 前言

近年来,我国城市交通日趋发达,为提高城市路网的通行能力、确保行人过街安全方便,城市人行过街设施的建设日益增多,其中主要的就是人行天桥的建设。城市人行天桥的建设对提高车辆运行速度、实现人车分流、改善交通拥挤状况,提高城市居民步行质量等有良好交通和社会效益。

对交通繁忙,多条主干道汇聚的平交路口,环形天桥可以解决各方向人流的通行问题,形成车流和人流立体交叉,路口范围各功能区也可由人行廊道直接连接。比如上海陆家嘴天桥、深圳春花天桥,武汉小东门天桥等。

本文从佛山市某天桥入手,分析这类天桥主要的设计理念,并对该类型天桥的结构特点进行分析。

天桥设计需要解决五个方面的问题:

(1)妥善安排车流、人流:

连接各方向人流,解决人车立体交叉的问题,并满足弱势人群过街的需要。

(2)紧密连接周围功能区

连接交叉路口各功能区,形成各种建筑、广场见的廊道,提升周边地块的功能。

(3)在夹缝中做好细节设计

城市中心区寸土寸金,建筑、管线密集,人行道狭窄,天桥在完善功能的条件下需见缝插针。

(4)成为城市风景线

由于环形天桥的体量较大,造型独特,本身即能形成城市景观小品。解决好这三个方面的问题,就基本解决了环形天桥的设计问题。

(5)结构合理,造价经济

环形天桥受力本身较复杂,再加上景观要求,对天桥的结构设计要求较高。再加上我国经济条件的限制,天桥总体造价也不宜过高。

通过解剖依托工程,对以上五个问题逐个解决,可为以后的工程提供一定的借鉴。

1 妥善安排车流、人流

本桥所处平交路口位于经济发达的佛山某镇中心,G321、G325和两条地方道路汇聚于此,车流可通往五个方向。周围商业、公园、政府行政密集,人、车流量巨大,重车多。除车流、人流的交叉外,还有沿街行进的人流、进入各建筑的人流和过街人流之间的交叉关系,见图1。

图1 天桥地理位置示意图

1.1 天桥形式的确定

经现场调查,G325、G321车流量较大,过境重车较多,对行人较为危险。两条市政道路车流量相对较小。解决该处人车分流问题,可采用在国道上设置独立的天桥;以环岛中心为广场,形成辐射型天桥等多种方案。但最终确定了环形天桥方案,这是因为环形天桥由以下优势:

(1)环形天桥流线最为简单,行人从任一点上桥,均可直达目的地,有效解决了人流交汇问题。

(2)环形天桥对车流最为有利。这种形式不仅有效的解决了人车分流问题,使得车流更为通畅,而且在桥墩全部布设在分隔带和人行道范围内,对车流没有影响。

(3)环形天桥分孔布墩方便,最好的结合了现场条件。

(4)环形天桥造型最为简洁美观。

因此,虽然有行人流线稍长的特点,但在复杂道路路口,环形天桥仍然是较为合理的天桥方案。

1.2 人流升降方式和桥下慢行系统

本桥连接的人行道共有五处。通过现场调查,通发大厦、新都汇、公园三处为主要升降位置,设置了较为完备的升降方案;其余两处一方面人流较少,另一方面通往主要升降位置仅需跨越城市道路,因此只留了垂直升降电梯。

根据具体的情况,对主要升降采取了不同的处理措施。通发大厦为政府行政服务中心,人流较大,但北侧人行道为廊道,无法布设梯道;因此通发大厦采用了天桥直接接入服务大厅的方式。新都汇侧前往购物的人流可由连接天桥直接进入商场,市政人流可通过歩梯、扶梯、垂直升降电梯升降。公园处设置了歩梯和垂直升降电梯。

除此之外,人流升降方式还考虑了无障碍设计,包括垂直升降电梯和盲道、盲文指示牌等。

升降系统的布设,还应考虑地面行人上下方便的问题和过路人流顺畅的问题。应结合地形、地物反复比选。

通过上述分析可知:天桥建设应根据实际情况,解决好各方向人流、车流的问题和人流升降的问题。在交通复杂的多叉路口,环形天桥是有较强竞争优势的方案。

本桥就是一个较为典型的案例。图2是本桥布设的平面图。本桥修建前,路口交通组织主要由信号灯控制,人行过街路线复杂,时常出现人车抢道、交通混乱的情况,存在很大的安全隐患,该区域常期驻守交警疏通交通。通过环形天桥、配合连接线的方法,解决了该处天桥人流、车流交叉的问题,行走便捷、安全。

图2 设置环形天桥后的人行交通

2 成为周围功能区整合的纽带

环形天桥由于其四通八达的特点,已不仅是点对点的过街桥梁,更是各区域间整合的纽带。因此,要根据各区域不同的功能需求和建设条件,选择天桥跟区域的对接方式。

本桥交叉口周边有公园、购物广场、步行街、大酒店、行政服务中心等重要建筑物,是该地区最繁华最复杂的交叉口之一,集中了商业、休闲、办公、行政等多种城市功能要素。天桥的连接方式见表1。

表1 周边主要建筑物与天桥对接方式表

(1)镇行政服务中心是由位于交叉口西侧的大楼改造成为,为公共性建筑体系,预计远期人流密集,建筑物内部设置全天候开放式廊道,方便行人上、下天桥。本天桥与该大楼改造同期实施,按照功能齐全、改动最小、经济合理的原则,天桥直接接入大厦二楼。

(2)购物广场是该镇目前最高端的商业广场之一,是该地块的商业核心,目前主要的人群聚集、人流出入都集中在此处,位于交叉口南侧偏东。天桥无法直接接入该商业建筑,因此采用附加连接线的方式沟通天桥与建筑,接线的主体构造和造型与主桥基本一致,整体感观协调统一。

(3)大酒店、公园和步行街分别位于交叉口东侧、北侧和西南侧,由于酒店具有一定的私密性,公园和步行街均为地表建筑,因此主要考虑采用楼梯、电梯等方式落地后接入。

总之,环形天桥设计中,应充分利用其交通枢纽的优势,尽可能的将周围功能区整合在一起。

3 做好细节设计,减少对周边的影响

除水文、地质、材料等建设条件外,城市天桥所处地块往往是建筑密集,管线纵横、人行道狭窄的区域,可供利用的条件较少。在有接入建筑需求时,又受限于建筑的层高、地下室、接入位置等条件。而且,考虑到对周围居民生活的影响,又要尽量考虑对环境的保护,并减小施工对车行、人行的影响。因此要特别注意细节的设计。本天桥的几个细节设计。

(1)与周边建筑、构筑物的关系处理

此处以通发大厦为例,受限于原通发大厦的改造因素,天桥无法与大厦三层相连接,与通发大厦的二层之间高差达到了0.95 m,大厦距离路边仅5.55 m。受限于道路净空要求,天桥标高无法降低,因此天桥与大厦之间的连接坡度达到1:4.35,局部设置了梯道,为满足无障碍坡道的要求,设置了1.6 m宽的无障碍坡道,部分坡道设置于通发大厦内侧与大厦廊道接顺。坡道示意见图3。

(2)天桥与地下管线的关系处理

总体布设时,应尽量考虑避天桥下部结构避让管线,但仍有不少管线无法避开,综合考虑管线改迁成本等因素,对部分桥墩、承台进行了特殊设计。如 Pm3桥墩紧邻10 kV高压电缆沟,如进行拆迁,则价格昂贵,周期较长。设计中采用了桥墩、盖梁及承台的特殊结构,见图4,虽然增加了结构费用,但总投资较少,施工较为快捷。

(3)天桥桥位处原有功能区域的恢复

天桥设计中,应尽量减少对地区内原有功能的影响。如交叉口北侧的公园内原有一座厕所,现天桥设计过程中,需将旧厕所拆除,考虑到厕所对整个交叉口范围内景观的影响,将整个厕所平面结构型式设计成为异形,使之完全处在天桥及梯道平面范围以下,将其遮蔽、弱化,在满足公园使用功能的前提下,达到较为优秀的景观效果。

综上所述,天桥设计中应充分结合周边建设条件,做好细节设计。

4 做好造型设计,是天桥融入城市景观

环形天桥往往位于城市中心区多条主干道汇聚的地方,这就要求天桥不能仅仅停留在功能的层面,还应成为城市景观小品,和周围建筑水乳交融,交相辉映。

本天桥就位于该地区最繁华的区域之一,区域内集政治、经济、生活休闲多种因素于一身,因此对天桥的景观有着很高的要求。天桥的景观设计主要是从以下几个方面考虑的:

(1)从总体设计上考虑景观因素

综合各种条件,天桥采用了椭圆形的平面布置,天桥整体圆润而不失变化,体现了天桥柔美的一面。天桥主桥采用了轻盈通透的钢桁架结构,体现了桥梁阳刚的一面。刚柔结合,展示了天桥的结构美。

(2)从细节小品上考虑景观因素

天桥周边均为现代建筑,因此采用了现代风格的装饰方案,铝塑板外包、追逐LED彩灯、洗墙灯,具有岭南风格的钢艺装饰,这些装修小品,使天桥融入了现代化的城市景观之中,又带有自己鲜明的个性,成为了城市中靓丽的风景线。

(3)天桥横跨交通要冲,连接高耸的大厦,天桥上的行人也会驻足欣赏周围的街景的愿望。天桥上设置了观景平台,正对通发大厦的LED显示屏,显示屏中展示的区域文化记录片与两侧国道繁忙的交通向人们展示了该城市文化和经济蓬勃的发展势头,天桥既是城市一景,同时也是观景的一个优质平台。

对美的理解仁者见仁,但本桥依据的既融入周围景观,又具有自己个性的设计思路,不失为可供参考的案例。图5为天桥效果图。

图5 天桥效果图

5 结构安全合理,造价经济

天桥采用了全长260.419 m的钢桁架连续梁,跨径组合为5m+18m+30m+33m+30m+33m+30m+30.5m+27.5m+13.5m+9.918m。桁架全高4.075 m,梁宽为6.4 m(含两侧各0.8 m的挑出花槽)。为节省工期,减少对道路的影响,主梁采用了工厂分段预制,现场拼装的施工方案。

环形天桥空间体系,尤其是不封口的环形结构,扭矩、横弯等空间效应显著。桁架体系抗扭刚度较小,对空间效应的影响更为明显。在设计中,为充分分析结构的受力特性,对该天桥建立空间结构计算模型,模型见图6。

图6 主桥空间计算模型

结构的变形见图7,桁架结构跨中最大竖向位移为0.053 m,位于Pm03墩与Pm04墩之间,小于钢桥容许变形值1/600,因此钢桁架结构的刚度是满足要求的。

图7 成桥状态恒载+人群荷载作用下的结构变形图

构件沿轴向的应力计算结果见图8、图9。最大组合应力为168.5MPa,最小组合应力为-169.8MPa,均小于钢材的容许应力210 MPa,因此人行天桥的强度是满足要求的。

图8 最大组合应力图

图9 最小组合应力图

计算得到成桥状态时竖向震形一阶震动频率为3.8 Hz,对应的震型图见图10。

图10 第一阶竖向振型图,3.8 Hz

天桥竖向自振频率大于3Hz,满足规范的要求。

经计算,天桥各项指标均满足规范要求。

6 结语

本文所述的环形天桥现已基本完工。天桥在一定程度上解决了路口处人车混杂,通行效率低,风险较大的问题。通过对本天桥的设计,可以得出一下的结论:

(1)在交通复杂的多叉路口,环形天桥可以使人流、车流有效分离,使人流较为顺畅,同时适应建设条件,是具有有较强竞争优势的方案。在设计中,应梳理清流线和交叉点,并做好升降设计和桥下慢行系统的设计。

(2)应充分利用环形天桥四通八达的优势,因此,要根据各区域不同的功能需求和建设条件,根据各天桥连接区域不同的功能需求和建设条件,合理选择天桥跟区域的对接方式,使环形天桥成为各区域间整合的纽带。

(3)天桥设计中应充分结合周边建设条件,做好细节设计,减少对周边原有环境的影响。

(4)环形天桥往往地处城市中心,本身又具有一定的体量,应尽量做成城市景观小品,既融入城市景观之中,又具有自己鲜明的个性。

(5)环形天桥结构复杂,造价也较高。设计中,要细致分析结构受力,确保结构安全,减少造价。

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