某高速公路鋼結(jié)構(gòu)人行天橋方案設(shè)計(jì)

賈存芳 劉 偉 苑守民

(1.吉林省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院，吉林 長(zhǎng)春 130021；2.吉林大學(xué)，吉林 長(zhǎng)春 130021；3.吉林省交通科學(xué)研究所，吉林 長(zhǎng)春 130021)

1 工程概況

高速公路為專(zhuān)供汽車(chē)分向、分車(chē)道行駛并應(yīng)全部控制出入的多車(chē)道公路。服務(wù)區(qū)指在高速公路上主要為人、車(chē)提供服務(wù)的場(chǎng)所。服務(wù)區(qū)內(nèi)為便于高速公路兩側(cè)的連通，需要設(shè)置人行天橋或車(chē)行天橋、車(chē)行通道等。

雙遼至嫩江高速公路是《國(guó)家高速公路網(wǎng)》中大慶至廣州高速公路(G45)雙遼至嫩江聯(lián)絡(luò)線(xiàn)，設(shè)計(jì)速度120 km/h四車(chē)道，路基寬度27.0 m，中央分隔帶寬3.0 m。本項(xiàng)目服務(wù)區(qū)內(nèi)設(shè)置人行天橋，并在中央分隔帶設(shè)墩。考慮遠(yuǎn)期高速公路加寬八車(chē)道(42 m路基寬度)，進(jìn)入服務(wù)區(qū)的貫通車(chē)道設(shè)置于梯道外側(cè)，橋跨為2×27 m連續(xù)梁。

2016年7月交通運(yùn)輸部發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》。結(jié)合國(guó)家政策以及雙遼至嫩江高速公路項(xiàng)目的實(shí)際情況，在服務(wù)區(qū)的人行天橋采用鋼結(jié)構(gòu)人行天橋的橋梁方案，本方案主要對(duì)橋梁的跨徑、橋?qū)?、主梁結(jié)構(gòu)形式、梯道、施工方案等進(jìn)行了設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)述如下，為鋼結(jié)構(gòu)人行天橋的建設(shè)提供參考。

2 天橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

人行天橋梁式結(jié)構(gòu)形式主要包括鋼桁梁、鋼箱梁，其中鋼箱梁占主導(dǎo)，故本次設(shè)計(jì)上部采用鋼箱梁。

為便于結(jié)構(gòu)尺寸制定，下面統(tǒng)計(jì)了多座國(guó)內(nèi)鋼箱梁設(shè)計(jì)案例。表1為根據(jù)國(guó)內(nèi)部分已建成鋼箱梁設(shè)計(jì)實(shí)例統(tǒng)計(jì)資料。

表1 鋼箱梁人行天橋統(tǒng)計(jì)表

2.1 跨徑布置

1)梯道不做鋼結(jié)構(gòu)；擬立面布置一，如圖1所示，跨徑為(23+23) m。

2)梯道做鋼結(jié)構(gòu)，與主梁相連；擬立面布置二，如圖2所示，跨徑為(梯道寬度/2+23+23+梯道寬度/2),梯道寬度取4 m。

本方案推薦跨徑為2×25 m連續(xù)梁。

2.2 主梁尺寸設(shè)計(jì)

根據(jù)交通運(yùn)輸部JTG D60—2015公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范3.4.6條人行天橋橋面凈寬應(yīng)不小于3.0 m；在此橋?qū)捲O(shè)置為4 m，斷面組成:0.16+3.68+0.16=4.0 m。

另根據(jù)表1的統(tǒng)計(jì)資料得出圖3。

根據(jù)以上資料，梁高采用1.0 m；擬定主梁橫斷面如圖4所示。

2.3 梯道尺寸設(shè)計(jì)

梯道寬度同橋?qū)?；本次擬定梯道的寬度4.0 m，如圖5所示。

3 結(jié)構(gòu)受力分析

3.1 計(jì)算模型

整體結(jié)構(gòu)計(jì)算采用Midas8.3.5軟件建立梁?jiǎn)卧Ｐ陀?jì)算。主梁采用梁?jiǎn)卧?，?8個(gè)單元，69個(gè)節(jié)點(diǎn)，計(jì)算模型見(jiàn)圖6。

3.2 主梁容許應(yīng)力驗(yàn)算

由Midas8.3.5軟件運(yùn)行分析可得，鋼主梁應(yīng)力最大值為74 MPa，小于限值fd=275 MPa(Q345，厚10 mm)；滿(mǎn)足規(guī)范要求。鋼主梁剪應(yīng)力最大值為20 MPa，小于限值fvd=160 MPa(Q345，厚10 mm)；滿(mǎn)足規(guī)范要求。

3.3 變形計(jì)算

由Midas8.3.5軟件運(yùn)行分析可得，在人群荷載作用下最大豎向撓度為4.5 mm

3.4 自振特征值計(jì)算

根據(jù)CJJ 69—95城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范第2.5.4條規(guī)定，天橋上部結(jié)構(gòu)豎向自振頻率不應(yīng)小于3 Hz，第1階～第3階自振頻率見(jiàn)表2。

表2 第1階～第3階自振頻率

故人行天橋第一階豎向自振頻率為5.958 Hz>3 Hz，滿(mǎn)足規(guī)范要求。

主梁1階豎向振型圖見(jiàn)圖7。

4 結(jié)構(gòu)傾覆驗(yàn)算

取一側(cè)支座連線(xiàn)為傾覆軸，抗傾覆安全系數(shù)：

滿(mǎn)足規(guī)范要求。

5 施工方案

1)鋼梁吊裝就位，拼裝鋼梁間中橫梁并焊接；

2)施工橋面鋪裝及護(hù)欄等。

6 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合高速公路項(xiàng)目的特點(diǎn)，服務(wù)區(qū)內(nèi)設(shè)立鋼箱梁人行天橋，橋型簡(jiǎn)潔、建設(shè)速度快，便于標(biāo)準(zhǔn)化施工。并經(jīng)以上結(jié)構(gòu)計(jì)算可見(jiàn)，橋梁承載力、剛度、穩(wěn)定、自振頻率等各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足規(guī)范要求，該鋼箱梁人行天橋方案可行。

[1] 徐 錦.連續(xù)鋼箱梁人行天橋的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版),2016,12(12):81-82.

[2] 丁玉琳.鋼箱梁天橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2012(20):171.

[3] 再努拉·庫(kù)爾班.鋼箱梁人行天橋設(shè)計(jì)中的幾個(gè)重要問(wèn)題[J].內(nèi)蒙古公路與運(yùn)輸,2013(3):37-38.

[4] 趙 磊.鋼結(jié)構(gòu)人行天橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明計(jì)算全過(guò)程分析[J].山西交通科技,2015(1):51-54.

[5] 張 曦,石保同.某鋼結(jié)構(gòu)人行天橋設(shè)計(jì)[J].山西建筑,2014,40(19):172-173.