城市人行天桥设计

2018-04-11樊长刚谢泽龙

四川建筑 2018年5期

樊长刚，谢泽龙

(中国市政工程西南设计研究总院有限公司, 四川成都 610081)

随着经济的发展，城市的规模急剧扩张，城市的交通状况也日趋复杂多样。以往的城市交通规划，往往强调以“车”为主，忽略了“人”才是城市的主体，人车争道的矛盾也越来越突出，人行天桥地修建在缓和这一矛盾的过程中起到了重要的作用。

1 人行天桥设计的目的

西方发达国家的人行天桥建造史已走过近60年的时间，建设体系基本完成。在我国，人行天桥建造史只有30余年，建设体系正在逐步形成的阶段。在人行天桥的设计过程中，往往因天桥的选址不当或设计缺陷，导致天桥建成后利用率低，造成资源浪费。设计使得人行天桥的建设满足安全、耐久、适用、环保、经济和美观的要求，达到人车分离，方便行人使用目的。同时还应尽可能的考虑天桥参与城市环境的构成，满足人们的视觉欣赏和对美感的要求。

2 主要设计内容

2.1 人行天桥选址及总体布置

2.1.1 桥址选择

桥址选择应以行人方便过街，减少过街人群绕行路程为目的，让桥梁使用者能快捷舒适地通过街道。科学地确定桥址需要结合现状及规划，其主要工作如下：(1)道路分析，包含道路红线宽度、绿线宽度、道路等级、道路分幅、现状道路宽度及规划道路宽度。(2)地下管网分析，包括道路下方重力流管线，如雨水管、污水管等；非重力流管线，如电力管、燃气管、通信管等。(3)周边地块分析，周边是否存在学校、商业区、居民区等大量人员聚集地。(4)地下交通分析，道路下方是存在地道或地铁，是否规划有地道或地铁等。(5)现状行人过街情况，是否有大量行人横穿道路，周边是否设有信号灯，附近有无过街通道等。桥址的选择应设置在人员聚集地附近，基础应尽量避开地下管线及地下建筑设施。

2.1.2 总体布置

天桥常设置在道路交叉口附近或横跨快速路等高等级道路，天桥的设置既可以减少信号灯的数量，保证车辆快速高效通行，又可以保证行人安全过街。天桥总体布置包括平面布置，纵断面布置及横断面布置。

(1)平面布置。

根据道路的形式，天桥的平面布置大致有几种形式，交叉路口主要采用一字形、L形、圆形、三角形、正方形、菱形等，处在非交叉口的直线道路一般采用一字形。平面布置形式如图1。天桥每端各设置一条梯道和坡道，梯道保证行人快速上下天桥，坡道保证非机动车或轮椅能推行上下天桥。在用地限制的情况下每端侧也可仅设置一条坡道。

图1 人行天桥布置形式

(2)纵断面布置。

主桥纵坡以满足桥面纵向排水为目的，纵坡不宜小于0.5 %，梯道坡度纵坡常采用1∶2～1∶2.5，踏步最小宽度不宜小于0.3 m，最大步高不宜大于0.15 m；坡道根据要求不同分设不同坡度，仅考虑非机动车推行坡度宜设为1∶4，同时需考虑轮椅上下天桥，坡度宜小于1∶10。

(3)横断面布置。

主桥净宽度根据过街人流量大小确定，净宽不宜小于3 m，宽度按0.5 m的模数增加梯道或坡道宽度应根据主桥宽度确定，每端梯道或坡道净宽之和应大于主桥净宽的1.2倍。

2.2 天桥设计

2.2.1 主体设计

人行天桥结构主要按照安全、耐久、适用、环保、经济和美观的原则进行设计。按结构形式可分为梁式桥、斜拉桥、拱桥、悬索桥；按建设材料可分为钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢-混组合桥、钢桥、铝合金桥、其它新型材料桥如玻璃钢。

从结构形式上分析城市人行天桥一般采用梁式桥，梁式桥受力明确，结构简单，线条简洁。从材料角度分析天桥一般采用混凝土桥，预应力混凝土桥及钢桥。混凝土桥和预应力混凝土桥具有技术成熟，施工方便，经济性好等优点；钢桥具有技术成熟，施工工期短，材料可回收利用等优点，因此天桥常采用钢筋混凝土梁桥，预应力混凝土梁桥，钢梁桥。

2.2.2 结构设计

天桥设计荷载是设计的重要指标，设计荷载分为永久荷载包含结构重力(含铺装、栏杆、外挂装饰板)、预加应力、水浮力、混凝土收缩、徐变作用、基础变位作用；可变荷载包括人群荷载、风荷载、雪重力、温度作用、支座摩阻力；偶然荷载包括汽车撞击力和地震力。

结构验算是确保天桥安全的重要依据，结构验算的主要内容：(1)强度验算，结构构件在各荷载工况下能否满足强度要求。(2)刚度验算，结构整体及局部构件在活载作用下的挠跨比是否小于规范允许值。(3)稳定性验算，结构的整体稳定性及局部稳定性验算。(4)人行天桥结构竖向自振频率验算，竖向自振频率过小会使行人产生不安全感，要求不小于3 Hz。

2.2.3 附属设计

天桥附属设计包括栏杆设计、铺装设计、外装设计、照明设计、排水设计、伸缩缝设计、无障碍通道设计、标志标牌设计。城市人行天桥虽然体量小，但城市建设中对桥梁建筑的景观要求高，附属设计中的栏杆设计、铺装设计、外装设计及照明设计最能体现桥梁景观特色。

(1)栏杆设计，栏杆是人行天桥上必要的安全设施，也是构成人行天桥立面造型的重要美学要素，因此栏杆的设计也必须是安全与景观的有机结合。人行天桥设计轻巧，栏杆设计应与之呼应匹配。较常见的栏杆形式有钢栏杆、不锈钢栏杆、铝合金栏杆、玻璃栏杆以及钢网栏杆。其中较常采用钢栏杆和铝合金栏杆，如图2；不锈钢栏杆和玻璃栏杆款式比较现代，给人高级感觉，如图3；钢网栏杆造型多变，形式丰富，可塑造独特的文化元素。

图2 铝合金栏杆

图3 玻璃栏杆

(2)铺装设计，天桥上的桥面铺装主要有保护桥面板及创造舒适行走感的作用。天桥基本处在自然环境中，长期经受日晒、雨淋、风吹，面层材料选择不当就会造成材料防滑性不好、使用寿命短、维修费用高等问题。所以人行天桥的桥面铺装必须具备抗滑性、耐久性、舒适性以及美观性。常用的人行天桥铺装主要有混凝土层加地砖、防腐木、塑胶材料、聚合物(环氧树脂等)砂浆等，如图4、图5。

图4 地砖铺装

图5 聚合物砂浆铺装

(3)外装设计，天桥外装主要有保护天桥主体结构和美化天桥外形的作用。天桥基本位于室外环境中，长期受到环境的侵蚀，常规的外装主要是对天桥主体进行涂装，如钢结构天桥采用防腐氟碳漆涂装，以延长主体结构的使用寿命，通过选择不同颜色的氟碳漆，使天桥与周围环境融合。根据天桥设计相关规范规定，天桥的梯、坡道每升高一定高度须设置休息平台。天桥梯、坡道常成折线形式，若对天桥的外观线形流畅性要求较高，常对天桥进行外装处理，如采用外挂装饰混凝土板、铝板、石膏纤维板等，消除休息平台产生折线感，使天桥立面线形流畅。

(4)照明设计，天桥的照明分为功能性照明和景观性照明。功能性照明满足天桥的照度要求，使行人能安全，快捷的通过天桥。天桥一般都设置在城市中心区域，路灯的照度基本满足天桥的使用要求，无需特别设计。景观性照明满足天桥美化要求，使天桥景观性更佳，更能突出天桥的地标性，如采用投射灯照亮桥体与桥体外装呼应，突出桥梁的风格；采用栏杆扶手灯，以光做桥梁边界，弱化栏杆的存在，使桥面更加简洁。

(5)排水设计，桥面排水是天桥中设计的重要一项，排水不畅不仅影响到行人的使用，还会影响天桥的耐久性。很多人行天桥由于排水不畅，造成桥面积水，进而破坏桥面铺装，侵蚀梁体，桥面积水渗漏到桥体表面，不仅影响天桥美观，还影响结构的耐久性。因此天桥应设置合适的纵坡与横坡，以利于迅速排除雨水，减少雨水对桥面铺装地渗透，延长桥梁的使用寿命，方便行人行走。天桥桥面须设置地漏，连接落水管将雨水排至雨水管网中，切勿直接将水排至道路或人行道上。

(6)伸缩缝设计，伸缩缝是满足桥梁变形要求的重要装置，保证桥梁在气温变化时，结构有足够的变形空间。天桥常采用锌铁皮作为桥梁的伸缩装置，上铺装弹性材料，以满足变形的需要。应特别注意伸缩缝处的防水措施，若处理不当，伸缩缝常发生渗水漏水的情况，污染桥体影响美观。

(7)无障碍设计，随着文明的发展，“以人为本”的理念提出，天桥在设计时应考虑无障碍的设计，以方便老年人和残障人士的使用。主要考虑以下几点：①盲道系统要保持连续性，贯通整个天桥，进出口处应设置提示盲道。②梯、坡道起坡点处的三角空间区应安装栏杆，并在梁体上涂刷反光油漆，防止行人碰头。③坡道设计应考虑轮椅通行，坡度不宜过大，每提升一定高度应设置休息平台，条件限制时可改设升降梯。④栏杆应考虑到各类人群的需求，设置双层扶手，且在栏杆起点水平段安装盲文标志牌。

(8)标志标牌设计，天桥完成时需设置必要的标志标牌，给予提示作用。标志标牌主要分为2类：①满足桥下车辆使用，如限高标牌等；②满足桥上行人使用，如禁止骑行标牌、轮椅通行坡道标牌等。