0-4评分法在人行天桥方案选择中的应用

刘燃

摘要：本文简单介绍了0-4评分法在人行天桥方案选择中的应用。

关键词：天桥方案比选

Abstract:This paper introduces the application of 0-4 scoring system in the selection of bridge scheme.

Key Words: Pedestrian bridgeSchemeSelection

中图分类号： U291.6+5文献标识码： A

引言

人行天桥方案设计在桥梁整体设计工作中占有重要的地位，方案设计的比选方法有很多种，本文主要介绍的是0-4评分法在人行天桥方案选择中的应用。

1方案选择关键点

北京站广场前原有一处净宽2.8米的天桥。随着客流日益增多，至2007年旅游旺季客流超过25万人次/日，做为地面人流疏导主体的原天桥已属超负荷运行。为疏导行人安全过街，体现以人为本的理念，市政府决定在对原人行过街系统进行改进完善，并将其列入当年重点工程。完善后的过街系统包括加宽重建成10米宽的火车站站前广场天桥，天桥平方案如下图1

图1方案平面图

1.1 舒适性

我国人行天桥与地道设计规范规定人行天桥竖向一阶自振频率需大于3.0HZ但对横向振动频率并没有给出限定范围参考国内外相关研究资料本方一案按横向自振频率需大于1HZ。

1.2 施工快捷

该市站前街路幅宽35米，有公交线路二十余条，施工期间临时支撑的数量过多会使站前交通组织繁乱，另外管线比较复杂，需以少改移管线方案为优。

1.3 经济

工程在满足美观等功能要求的基础上应充分利用旧桥，高效利用建设投资。

1.4 后期维护

广场客流密集，在后期维护方面应力图将对交通组织的影响降低到最低。

2 方案介绍

2.1 门式刚架方案

门式刚架方案在竖向一阶自振频率达到3.0HZ，对应的梁高降低，采用变截面设计立面曲线优美。但是对应10米的桥幅宽-刚构基础部分占地面积大涉及对原桥主墩拆除施工处理复杂，刚构方案需要在站前街设置两处临时支撑，占用三条机动车道对来往车流影响大。

图2竖向一阶自振模态f=3.17Hz 图3横向一阶自振模态f=12.89Hz

2.2 简支梁方案

按现行人行天桥与地道设计规范竖向一阶自振频率大于3.0HZ需最小梁高1.8米。如采用在梁内安置调谐阻尼器的方法可使桥振动在很短时间内衰减，不会让行人感到不适。全桥主跨吊装总重在156T，需分段支座安装。单次吊装重量在50t左右简支梁方案需要在路中设置临时支撑。立面上厚重的主梁使人产生笨重的感觉

图4竖向一阶自振模态f=3.13Hz图5横向一阶自振模态f=31.29Hz

2.3 梁拱组合结构

梁拱组合结构：外观通过弧线与空间直线的结合有效划分了桥上空间，使其柔美的弧形线条与该市火车站外立面的古典因素合理配合。由于拱元素的加入钢结构加工相对简支梁复杂。下承是拱方案系梁高0.7米是简支梁方案梁高的39%门式刚架方案的70%，有效减少了对周围建筑物立面的遮挡。

图6一阶自振模态f=3.27Hz 图7二阶自振模态f=4.5Hz

3方案比选

3.1 0-4评分法介绍

0-4评分法多应用于工业产品开发设计中决定产品功能的定位顺序问题，城市市区天桥的建设往往涉及诸如功能、美观、交通组织、经济、舒适等诸多方面，而这诸多方面又是决定天桥方案选择的因素，不同的因素排列顺序会导致不同的方案选择结果。这和不同的产品定位顺序会决定产品的特征有相似之处，所以可以用来借鉴以确定这些因素的排列顺序，以该天桥为例，组织有关 人士 10名对各项功能计分 而后取平均分，结果如下表：

0-4评分结果汇总表 表-1

功能项目 功能完善 美观 舒适 经济 施工

方便 交通

影响 功能

总分 修正后得分 功能重要性系数 排序

功能完善 0 3 2 2 3 3 13 13 0.213 1

美观 1 0 3 3 3 2 12 12 0.197 2

舒适 2 1 0 3 2 3 11 11 0.180 3

经济 2 1 1 0 3 1 8 8 0.131 4

施工方便 1 1 2 1 0 0 5 5 0.082 5

交通影响 1 1 3 3 4 0 12 12 0.197 2

合计 61 61 1.000

3.2 0-4评分法在方案选取中的运用

由表-1可以看出 需要首先解决完善的过街功能也就是要满足目前高峰流量的需求，其次应在兼顾外形景观系统化与最小交通影响的要求，在此基础上需要完善并强调舒适性设计，在新桥基础施工的过程中尽量延后旧桥拆除时间，协助地面临设人行横道避免客流在站前集中，如能进一步利用原天桥部件减少施工工作量减少管线拆改移降低施工难度为佳。可以按照如上述的因素排列顺序来对各个方案进行评比。按照表-1排定的影响因素顺序分别对上述三个方案排名打分，排名第一的得三分第二名得2分，第三名得1分。

各方案评分结果汇总表 表-2

功能项目 功能完善 交通影响 美观 舒适 经济 施工 总分 排序

简支梁 1 1 2 2 2 3 11 2

门式刚架 2 2 1 3 1 1 10 3

下承式拱 3 3 3 3 3 2 17 1

将表-2中各方案的各项得分用表-1中功能重要性系数相乘后得到修整得分

修正后各方案结果汇总表表-3

功能项目 功能完善 交通影响 美观 舒适 经济 施工 功能总分 排序

简支梁 0.213 0.394 0.197 0.18 0.262 0.246 1.492 3

门式刚架 0.426 0.197 0.394 0.36 0.131 0.082 1.590 2

下承式拱 0.639 0.591 0.591 0.54 0.393 0.164 2.918 1

根据表-2、3可以看出下承式拱功能总分最高，该方案通过利用东西部分原桥和南北方向原桥主墩将实现了南北方向和东西方向行人立体过街，功能完善。系梁立面高度在三个方案中最小，有利于减小对火车站建筑系统立面的遮挡。拱结构的运用较之其他两个方案丰富了桥上立面空间的划分手段，也为今后灯饰工程预留了合理化的位置，使之不再拘泥于平直线条的布置。全桥施工过程对路上交通组织影响最小，建成后舒适度指数大。同时后期维护相对方便。在备选方案中是最符合要求的建设方案。

4 结束语

根据影响方案选择排序0-4评分法的结果认为，考虑到建筑风格的一致性、承载能力、以及使用舒适度、施工快捷等方面的原因，最优设计方案采用梁拱组合结构。天桥外立面通过弧线与空间直线的结合在竖向重新划分了桥上空间，拱柔美的弧形线条以及轻巧的系梁与原火车站站立面的古典因素搭配一致，弱化了一般梁式人行天桥“平”、“板”、“直”的建筑形象；减少了平直线条对站前广场周围建筑外立面的割裂感。此种结构形式的运用使天桥在保证拱结构稳定的前提下有效的控制了系梁的建筑高度，减少对建筑主体立面的遮挡。在保证相同承载能力和使用舒适度的前提下，其系梁高度仅为一般通用型式的简支梁方案梁高的39%；门式刚架方案梁高的70%。

天桥施工期间可以将天桥施工对道路交通的影响降至最低。梁拱组合结构属于内部超静定，外部属于静定结构，下部结构处理相对刚架等超静定结构来说施工比较简单，对站前广场交通运行干扰较少。同时因为天桥体型较大需要分段拼接，鉴于吊运能力限制，同等跨径一般型式的简支梁桥由于主梁过于厚重，需要分三段吊装，设置两个临时支撑。而梁拱组合结构中拱的运用让全桥施工只需要在系梁拼接过程中布置一个临时支撑，保证其在自重下变形符合要求即可。其余诸如拱的拼装、吊杆张拉、桥面铺装等施工过程由于施工荷载较小，都可以系梁做施工平台完成相应作业。施工过程相对简单，保证了天桥可以按时完工将大跨径、大宽度人行天桥施工对道路交通的影响降至最低，为今后此类规模天桥的建设提供了一种新的解决方案。