城市人行天桥的设计剖析

匡虹桥，周淑芬，孙亚刚，邢礼荣，王 彬

（1.西安市政设计研究院有限公司，陕西西安 710068；2.西安财经学院，陕西西安 710100）

0 引言

随着城市化进程的不断推进，城市人口急剧增加，道路交通拥堵的现象在全国各地广泛发生，如何解决这个问题已经成为城市管理者非常棘手的现实问题。在城市必要的路段采用人行天桥的形式，实现人车分离，可保障行人的安全，减少机动车通行的延误，有效地缓解交通压力。

人行天桥有一定的公共属性，在建设过程中其边界条件较复杂，因此在其前期论证、规划、设计以及施工实施的各个环节都必须经过仔细研究，人行天桥的设计是其中非常重要的一环。本文针对城市人行天桥设计过程中需重点关注的问题作几点阐述。

1 桥位设计

人行天桥有比较强的公共服务功能，因此对其受众人群的调查和研究是桥位设计中极其重要的一环。通过对人流交通主要流向的调查与分析，严格控制主人流的绕行距离，兼顾考虑次要人流上下桥的可实现性，是天桥桥位设计的重要原则。甘肃省崇信县第一中学生活区人行天桥工程连接的是崇信一中教学区和生活区，同时跨越省道304，设计时综合考虑了两个区域的主人流方向，采用了“Z”字形的平面布置(见图1)，可解决主人流过路的问题[1]。

主人流方向确定的依据是人流量的数值，哪个方向的人流量大，就是要重点解决的主流向。人流量统计一般依据统计学的原理，通过建立数学模型来分析预测。实际设计中往往采用一些经验参数来预测，比如某市通过不同地块的出行吸引率来预测人流量数值（见表1）[2]。

图1 桥位平面图

表1 某市各地块吸引率参数表

当然，桥位的选择还要注意与跨越道路结合，设计应综合考虑各相关道路的规划条件，并尽量考虑拟设桥位处的商业建筑群、中小学校等集中式人流的通行，达到一桥多用的效果。

2 总体设计

人行天桥的总体设计往往在设计中起决定性作用，主要包括以下几个方面：主梁设计、楼梯梁设计、下部结构设计、天桥系统与其他系统的衔接设计以及施工方案的选择。

天桥的总体设计应结合人行天桥现场情况，在满足使用功能的基础上，同时应满足以下条件：

（1）符合步行交通规划布局，满足不同人行过街通行的不同要求；

（2）符合道路设计的车辆通行净高尺寸以及架空线的安全距离要求；

（3）造型应简约，与道路景观规划要求和城市环境景观要求相协调，做到“一桥一景”，升华城市设计；

（4）建筑设计注重建筑形式与结构力学美的统一，注重装饰的简洁与构造的合理。

2.1 主梁设计

天桥的主梁设计应因地制宜，符合现场情况，同时应施工方便，工期较短，造价适中。目前天桥主要以梁式结构和刚架结构为主，从结构上说包括焊接拼装的钢箱梁和预制预应力混凝土空心板。当跨径稍大时，受主梁梁高控制，常选用钢箱梁方案；跨度稍小时，则选用预制混凝土结构。由于钢结构可采用工厂分段加工，现场焊接拼装，对既有交通影响较小，便于施工，结构质量相对好控制，同时方便对其进行景观装饰，因此目前的人行天桥设计中大量采用了钢结构。当采用刚架结构时，一般多采用斜腿刚构。这种体系的梁高比梁式桥稍低，斜腿多采用板式结构，其最大特点就是要保证道路两侧有较宽的机非分隔带供“斜腿”布设。

2.2 楼梯梁设计

连接主梁的梯坡道楼梯梁，通常选用与主梁一致的建筑材料。当采用钢结构时，桥梁宽度较大时选用抗扭刚度较大的钢箱梁，较小时则选用焊接施工方便的双肋式断面。施工工法与主梁一致，也是采用工厂分段加工，现场焊接拼装的施工方式。楼梯梁采用混凝土结构时，一般采用现场浇筑，主要原因有两点：一是楼梯梁一般设于人行道范围内，有足够的施工场地，现浇不影响地面交通的通行；二是楼梯梁带台阶或回转梁，形状较不规则，采用模板支架现浇是比较合理的施工工法。

2.3 下部结构设计

为施工方便，墩柱的材料一般与主梁选取一致。墩柱外形以圆形和板式为主，上下等截面，为美观起见，也可采用变宽度，突出线形的流畅性。

2.4 天桥与周边实体的串联综合

对于位于商业区的人行天桥，设置以天桥为主的人行系统，将沿街甚至不同街道的天桥、人行道、商业综合体、车站、学校等串联起来，彻底解决区域行人的安全、交通问题，同时为提升商机、缓解地面交通提供良好的条件。如西安市早期在长安路中轴线规划的古建长廊，将小寨周边的几大商业区、西安音乐学院、长安大学及小寨地铁站等重要节点全部串起来，行人交通转换非常安全、快捷，同时为桥下地面交通组织提供了良好的空间条件。

2.5 天桥与公共交通系统的一体化设计

天桥的桥位设计应与公交港湾改造项目结合起来，减少人流的绕行距离，从设计的层面提高天桥的利用效率。建议相关主管部门将两者的建设管理纳入一体化，将公交港湾的升级改造整合到天桥的建设序列之内，上升到总体设计的高度。

随着城市轨道交通的发展，轨道交通与人行天桥基础的干扰性问题时有发生。发生此类问题的原因一部分是不可避免的，因为通常人行天桥和轨道交通都分布于人流量集中的区域，只能通过技术手段解决；还有就是规划条件利用率差，主管部门的协同性差。从长远来看，人行天桥的设计应与地铁规划紧密联系，跨径选择应留有余地，并与地铁车站进出口综合考虑，让两者能成为一个有机整体，更好地服务于公众。

3 结构设计

人行天桥的设计不仅要满足结构强度、刚度的要求，还要满足施工工艺的要求[3]。对于全焊接箱梁，要充分考虑焊接施工的可实施性以及便利性。

从施工角度出发，钢箱梁跨中最小梁高应保证不低于75 cm，同时净孔尺寸不低于45 cm，否则箱内施工条件非常恶劣，施工质量保证率差。钢箱梁主梁梁高一般采用跨度的1/27～1/35，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。

另外，梯、坡道与主桥交界点，由于刚度突变，此处极易成为应力极值最不利点，如某实桥梯道与主梁连接处压应力接近200 MPa，超过了规范的应力限值。连接处往往成为受力的薄弱环节，设计时对此应予以足够的重视。设计此类天桥时应建立全桥模型，并对连接处进行细部分析，全面反映桥梁的受力情况，保证结构计算的可靠性。

对于人行天桥，结构计算时还应重视自振频率的计算与分析[3]。须知当自振频率过低时，结构容易产生共振，使行人不舒服，产生不安全感。

4 人性化设计

人行天桥作为公共建筑，其人性化设计也越来越受到公众的关注，桥面铺装、栏杆、排水、推车道、无障碍等方面的细节设计往往是人性化设计的突出反映。

4.1 铺装设计

铺装设计主要体现在桥面铺装材料的选择。目前天桥设计中普遍采用的有瓷砖铺面、大理石铺面、水泥铺面、橡胶板铺面以及橡胶颗粒铺面，根据国内外抗滑安全标准的研究及工程实践的经验，材料的抗滑性能排序如下：橡胶颗粒＞橡胶板＞水泥＞大理石＞瓷砖。浸水条件下，水泥、大理石及瓷砖的抗滑性能均比干燥条件下差，而橡胶颗粒及橡胶板的抗滑性能反而增强，因此在天桥设计中尽量不选用瓷砖材料作为铺面材料。在选用水泥及大理石时，可在其表面作刻痕处理，以提高材料的抗滑性。对于防滑要求高、人流量大的天桥，可优先选用橡胶颗粒、橡胶板作为铺面材料[4]。

4.2 栏杆设计

栏杆设计直接影响到人身安全，设计时如采用横条栏杆，或虽采用竖条杆栏，但构件之间的净距超过14 cm，儿童使用时极不安全。对于位于小学及幼儿园周边的人行天桥，则建议在栏杆上设置高低扶手，低扶手的离地高度可设置为65～80 cm，方便儿童上下天桥。如渭南市朝阳天桥周边中小学较为集中，设计时采用了高低扶手，见图2。

图2 楼梯梁栏杆断面图(单位：cm)

4.3 排水设计

目前天桥的排水方式主要由两种组成，一种是结构的纵横坡散排，另一种是利用排水管集中排水。笔者认为，出于天桥的安全考虑，天桥应优先采用集中排水，让雨水第一时间排出桥外，同时辅以桥面散排，避免桥面积水，影响通行安全。

4.4 推车道设计

梯道中设有自行车推车道时，是将推车道设在两侧还是中间[5]规范中没有规定，已建天桥中，有不少是将其设在两侧的。笔者认为设在两侧不合理，因为推车时是不会用到栏杆的，而在上下梯道时真正需要栏杆的是老弱病残人群，由于推车道的阻碍，站在梯步上是扶不到栏杆的，而站在推车道上扶栏杆则由于脚下是坡面的关系就太危险，故建议将推车道设置在梯道中间。

推车道的设计还需考虑宽度问题。规范中关于梯道宽度的要求是不宜小于40 cm，笔者认为此条标准应适当提高，因为在实际使用中需要通行的不仅仅是自行车，还有儿童车，而市场上儿童推车的宽度一般在50～60 cm，轮距也在40～50 cm，因此有必要保证推车道的宽度[5]。笔者认为，推车道宽度一般应不小于60 cm，困难条件下不小于50 cm，以满足儿童推车的通行需要，提高天桥的使用功能。

4.5 无障碍设计

人行天桥提示盲道的设置应严格按照规范要求执行，保证设计施工无“盲区”。对盲道的认识往往是精细化设计的集中体现。设计中照顾残疾人士的需要，在有条件的地方装设电动扶梯或设置升降机，方便残疾人士使用，更是一种人文关怀和社会责任，是社会进步的重要体现[6]。

5 景观设计

随着社会、经济的不断发展，人行天桥不仅要满足行人使用上的要求，而且应该同时成为一座空间的具有时代意义的艺术作品，并自然形成群众观赏和休息的设施。人行天桥理应上升到城市设计的高度，因此其景观设计非常重要，只片面地考虑功能需求而忽视景观需要是不可取的。

构成景观设计的要素包括地形条件、在景观中所占位置、立面处理、视点、建筑限界、宽度、升降方式、主梁及饰面板、栏杆、桥面铺装及桥面设施、桥墩、照明、绿化、排水设施、色彩、振动与美观等。桥梁的美是由这些形、色要素和建筑材料的质感等综合组成的。桥梁线形的平面、立面布置该直的就直，该弯的就弯，顺势而行。

现在某些城市新建的人行天桥，不管建在哪里，断面、桥墩等几乎一样，标准化生产虽节省了投资，但没有特色，对景观来说不可取。

6 结语

随着社会经济的发展和人民生活水平的不断提高，对人行天桥的功能要求也越来越高，越来越具体化，同时新技术、新材料的不断发展，也对人行天桥建设参与者提出了新的要求。对于设计者而言，仅仅满足行人过街的普通设计是不行的。在设计过程中下的功夫不同，人行天桥满足人民要求的程度就存在着巨大差别。满足较好的，人们乐意使用，愿意去看，能够真正达到修建人行天桥的目的；满足较差的，人们情愿冒着生命危险去横穿马路，也不愿意使用天桥。这就要求设计人员在设计过程中应有大局观念，将人行系统纳入到城市综合交通的范畴，在新条件下善于创新，设计出更多更好的作品。

[1] 西安市政设计研究院有限公司.崇信县一中人行天桥工程施工图设计[Z].西安：西安市政设计研究院有限公司,2011.

[2] 上海市城市建设设计研究院.天津经济技术开发区黄海路、北海路人行过街设施工程可行性研究报告[Z].上海：上海市城市建设设计研究院，2008.

[3] JTG 025—1986，公路桥涵钢结构及木结构设计规范[S]．

[4] 周海生.关于人行天桥铺面抗滑性能的调研 [J].中国市政技术，2012(5):76-77.

[5] CJJ 69—1995，城市人行天桥与人行地道技术规范[S]．

[6] 余凤翔.城市人行天桥设计上几个问题的探讨[J].城市道桥与防洪，2004(2):29-32.