鳳凰路、學(xué)海路人行天橋鋼箱梁設(shè)計(jì)研究

王維廣、孟俊倉(cāng)、楊海光

[1.林同棪國(guó)際工程咨詢(xún)（中國(guó)）有限公司昆明分公司，云南 昆明 650000；2.昆明市政工程設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司，云南 昆明 650000；3.云南平捷工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)有限公司，云南 昆明 650000]

1 工程概況

項(xiàng)目位于紅河州，為便于紅河大道與鳳凰路、學(xué)海路交叉口處行人安全通過(guò)路口而設(shè)計(jì)，為人行過(guò)街天橋。主橋橋跨布置為24m＋46m＋15m，雙幅布置，結(jié)構(gòu)體系為連續(xù)鋼箱梁橋（剛構(gòu)），橋下凈空6m，主橋橋面寬4m，梯道橋面寬3m。下面圖1和圖2為天橋總體造型效果圖。

圖1 天橋總體效果圖

圖2 天橋總體效果圖

2 主要設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

第一，設(shè)計(jì)荷載：人群荷載4kPa。第二，橋面布置：0.25m＋3.5m（凈寬）＋0.25m＝4m。第三，橋面縱、橫坡：縱、橫坡均為1%。第四，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：100年。第五，環(huán)境類(lèi)別：Ⅱ類(lèi)。第六，地震動(dòng)峰值加速度：0.10g，對(duì)應(yīng)抗震設(shè)防烈度Ⅶ度。

3 上部結(jié)構(gòu)

3.1 主橋設(shè)計(jì)

橋跨布置為24m＋46m＋15m，主橋總長(zhǎng)88m，結(jié)構(gòu)體系為連續(xù)鋼箱梁橋（剛構(gòu)），主橋1號(hào)、4號(hào)墩與主橋通過(guò)支座連接，主橋2號(hào)、3號(hào)墩處橋墩與主梁固結(jié)，梯道與主橋連接處通過(guò)設(shè)置在主梁上的牛腿連接。梁高200cm，沿橋梁縱、橫向截面高度不變。橋梁頂板寬4m，底板寬3m，懸臂長(zhǎng)50cm；單箱單室，設(shè)置2道直腹板。頂、底板分別設(shè)置7道通長(zhǎng)縱向加勁肋，懸臂翼緣各設(shè)置1道通長(zhǎng)縱向加勁肋，兩邊腹板分別設(shè)置3道通長(zhǎng)縱向加勁肋。沿橋梁縱向每間隔一定距離設(shè)置1道橫隔板和橫向加勁肋。為了避免主橋1號(hào)、4號(hào)邊墩支座出現(xiàn)拉力，需在1號(hào)、4號(hào)邊墩對(duì)應(yīng)位置主橋端部3m范圍鋼箱梁內(nèi)灌實(shí)C35補(bǔ)償收縮混凝土，要求充滿(mǎn)箱體內(nèi)空間。

3.2 梯道設(shè)計(jì)

主梁設(shè)鋼牛腿平臺(tái)，梯道頂端通過(guò)板式橡膠支座支撐于鋼牛腿上，鋼牛腿高636mm，主梁橋面與梯道頂端頂面之間設(shè)2cm伸縮縫，伸縮縫采用雙組份高彈性密封膠密封。

3.3 下部結(jié)構(gòu)

主橋基礎(chǔ)均采用d1500mm的樁基礎(chǔ)。2號(hào)、3號(hào)橋墩采用群樁基礎(chǔ)，樁間距3.75m；1號(hào)、4號(hào)邊墩采用單樁基礎(chǔ)。梯道除梯腳設(shè)置圬工基礎(chǔ)外，其余基礎(chǔ)均采用d1000mm的樁基礎(chǔ)。

3.4 附屬設(shè)計(jì)

3.4.1 防、排水設(shè)計(jì)

踏步鋪裝設(shè)計(jì)成向梯腳的1%縱坡。景觀滴灌系統(tǒng)天橋橋面縱坡設(shè)置為雙向1%，雙向1%橫坡。橋面設(shè)置排水地漏，導(dǎo)入落水管。當(dāng)主橋雨水排入梯道時(shí)，梯道采用自然排水方式，景觀滴灌系統(tǒng)分為給水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（1）給水系統(tǒng)

該項(xiàng)目考慮采取自動(dòng)滴灌系統(tǒng)。

其一，綠化澆灌采用自動(dòng)滴灌系統(tǒng)，在花槽頂鋪設(shè)壓力補(bǔ)償?shù)喂喙埽▔毫ρa(bǔ)償?shù)喂喙苁怯蒁e40PE管和壓力補(bǔ)償?shù)晤^組成），在花槽頂面向花槽供水。滴頭采用壓力補(bǔ)償式滴頭，滴頭與給水管用成品滴灌管連接，滴頭流量為2L/h，最低工作壓力為0.12MPa。

其二，每個(gè)花槽2個(gè)花盆，每個(gè)花盆設(shè)置2個(gè)滴頭，滴頭間距30cm，同時(shí)開(kāi)啟。整座橋每次共開(kāi)啟388個(gè)滴頭，同時(shí)開(kāi)啟時(shí)的給水管道流量約776L/h。

其三，綠化滴灌用水量應(yīng)根據(jù)氣候條件、植物種類(lèi)、土壤理化性狀等因素綜合確定，該設(shè)計(jì)暫按每天滴灌時(shí)間2h考慮，總用水量為1552L/d。

其四，經(jīng)計(jì)算，滴管系統(tǒng)設(shè)計(jì)水頭為20.4m。

其五，自動(dòng)滴灌系統(tǒng)主要利用市政管網(wǎng)自壓供水，在市政管網(wǎng)（或中水管網(wǎng)）開(kāi)口處設(shè)置倒流防止器、水表、減壓閥，并保證閥后的水壓不低于0.21MPa。

管道控制閘閥：

其一，采用彈性座封閘閥，閥內(nèi)腔與水接觸的材料必須符合國(guó)家有關(guān)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

其二，閥門(mén)井井面完成標(biāo)高須與地面平齊，井蓋及井座采用模壓高強(qiáng)度復(fù)合材料成品。

其三，口徑DN50及以下的閘閥通過(guò)螺紋連接，并在接口處設(shè)置活接；DN50以上的閘閥通過(guò)法蘭連接。

其四，整個(gè)滴灌區(qū)由電磁閥控制；每個(gè)滴灌區(qū)通過(guò)1部干電池控制器控制滴灌，控制器和電磁閥組成半自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)；控制器及電磁閥由9V直流干電池驅(qū)動(dòng)，無(wú)需其他電源；控制器位置參照平面圖，設(shè)置在綠地內(nèi)，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件適當(dāng)調(diào)整；控制器置于防雨電箱內(nèi)，控制線(xiàn)于供水干管或支管管溝穿套管敷設(shè)，置于供水管側(cè)。每部控制器配設(shè)一個(gè)雨量傳感器，在下雨達(dá)到預(yù)設(shè)水量時(shí)會(huì)自動(dòng)暫停滴灌系統(tǒng)，節(jié)省用水。

其五，相鄰并排干管及支管盡量同管溝鋪設(shè)；管道布置時(shí)若與道路、建筑構(gòu)筑物及樹(shù)木花卉產(chǎn)生矛盾，其位置可作適當(dāng)調(diào)整；灌溉水利用系數(shù)η＝0.9，根據(jù)實(shí)際及參考滴灌時(shí)間編制灌溉時(shí)間程序，輸入灌溉控制器，實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)滴灌控制；每部灌溉控制器的日啟動(dòng)時(shí)間應(yīng)合理設(shè)置輪灌組合，以避免主供水管網(wǎng)水壓下降過(guò)大。

其六，給水管道敷設(shè)：給水管道在綠化帶內(nèi)覆土為0.6m，人行道及自行車(chē)道0.8m，機(jī)動(dòng)車(chē)道1.0m，無(wú)論干、支、毛管，每一管段從首端到末端，管溝都應(yīng)有1/2000的縱向比降，以利沖洗、維修、泄水。給水管遇非壓力管時(shí)從管頂上彎過(guò)，并保持覆土不小于0.7m；如覆土＜0.7m時(shí)，需外包200mm厚的C20混凝土；給水管與電纜線(xiàn)交叉時(shí)，應(yīng)從電纜溝底部穿過(guò)，其最小水平凈距和最小垂直凈距應(yīng)符合《城市工程管線(xiàn)綜合規(guī)劃規(guī)范》（GB50289—2016）的規(guī)定。

其七，綠化給水主干管接駁從道路市政給水干管接駁，就近接入。

其八，管材、接口及基礎(chǔ)：滴灌管管材選用DRIPIN壓力補(bǔ)償?shù)喂喙埽ā?.0MPa）。主管管材采用UPVC給水管（≥1.0MPa），當(dāng)外徑≤63mm時(shí)采用熱熔承插連接，≥75mm時(shí)采用熱熔對(duì)接。

其九，綠化滴頭處應(yīng)標(biāo)明非飲用水，不得飲用。

（2）排水系統(tǒng)

該設(shè)計(jì)花槽排水系統(tǒng)用于排除滴灌系統(tǒng)富余水量，經(jīng)計(jì)算，滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量較小，且花槽底部坡度較大，因此，該設(shè)計(jì)不對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行水力計(jì)算?；ú鄣呐潘?dāng)M在花槽底鋪設(shè)φ110mm硬聚氯乙烯排水管，沿花槽內(nèi)側(cè)排水，匯集后經(jīng)φ110mm落水立管排至地面，東北側(cè)雨水立管位于綠化帶內(nèi)，可直接散排，西南側(cè)雨水立管位于人行道，需在雨落管下新建雨水口，再排至現(xiàn)狀雨水管道。管材采用硬聚氯乙烯排水管。排水橫管每隔15m須設(shè)置排水檢查口，立管底部距離地面1m處設(shè)置檢查口。排水橫吊管坡度盡量沿橋面坡度，當(dāng)排水方向與橋面坡向不一致時(shí)采用最小坡度0.003。

3.4.2 支座設(shè)計(jì)

主橋邊墩設(shè)置d600×110mm的CR橡膠支座；梯道與主橋連接處通過(guò)設(shè)置在主梁上的牛腿連接，在該牛腿上設(shè)置2個(gè)d200×51mm的CR橡膠支座。支座頂、底面均要求處于同一水平位置。支座的材料和力學(xué)性能均應(yīng)符合《公路橋梁板式橡膠支座規(guī)格系列》（JTG/T4—2019）的要求，應(yīng)按廠家要求進(jìn)行安裝。

3.4.3 伸縮縫設(shè)計(jì)

主橋與梯道連接處以及梯道梯腳處均設(shè)置有寬2cm的伸縮縫，伸縮縫采用雙組份高彈性密封膠（寬20mm、高30mm）進(jìn)行填塞。

4 結(jié)構(gòu)計(jì)算模型

根據(jù)CAD圖紙中各主梁的中心線(xiàn)劃分單元，計(jì)算軟件采用MidasCivil，計(jì)算模型采用三維模型。圖3為采用橋梁計(jì)算軟件建立整橋模型。

圖3 整橋模型、主梁模型單元?jiǎng)澐?/p>

全橋共計(jì)132個(gè)單元、136個(gè)節(jié)點(diǎn)，主梁鋼板采用Q355C號(hào)鋼材，縱梁頂、底、腹板厚16mm，橫梁頂、底板厚14mm、腹板厚12mm，主梁中間四個(gè)角點(diǎn)與橋墩采用固定連接，四個(gè)延伸角點(diǎn)采用普通橡膠板式支座，主墩鋼板采用Q420C號(hào)鋼材，模型計(jì)算荷載考慮自重＋二期恒載＋支座沉降＋溫度＋人群荷載，以上荷載在軟件中自動(dòng)組合，根據(jù)最不利組合進(jìn)行驗(yàn)算。

4.1 主梁計(jì)算結(jié)論

現(xiàn)象，應(yīng)重新除銹。

為保證防腐涂裝的質(zhì)量，在梁段制造完成后，需將鋼梁所有外露鋼板（包含頂板、底板、加勁肋等）切邊倒2mm的圓角。鋼箱梁工地連接后，應(yīng)對(duì)鋼梁焊縫處處理并重新涂裝，鋼箱梁安裝就位后應(yīng)盡快進(jìn)行橋面板或橋面鋪裝施工，澆筑橋面板或鋪裝前應(yīng)確保鋼梁頂面清潔。

施工環(huán)境溫度：-5℃～50℃，施工環(huán)境濕度：無(wú)苛刻要求。施工前，采用氣動(dòng)攪拌泵將桶內(nèi)物料勾底充分?jǐn)嚢杈鶆?，避免取用時(shí)上下不勻。采用高壓無(wú)氣噴涂，噴槍壓力10～15MPa，可采用長(zhǎng)Z系列噴嘴，勻速均勻走槍?zhuān)瑖娡恐烈?guī)定厚度。達(dá)到規(guī)定的涂裝間隔時(shí)間后，按照封閉漆及面漆施工的要求涂裝。

鋼箱梁外露表面，其一，除去車(chē)間底漆、噴砂、除銹。其二，環(huán)氧富鋅底漆60μm。其三，環(huán)氧云鐵中間漆2道140μm。其四，丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆1道40μm（工廠）。其五，丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆1道40μm（工廠）?？偢赡ず穸?80μm。

鋼箱梁內(nèi)表面，其一，環(huán)氧富鋅底漆60μm。其二，環(huán)氧（厚漿）漆（淺色）2道100μm?？偢赡ず穸?60μm。

鋼箱梁橋面，其一，除去車(chē)間底漆、噴砂、除銹。其二，環(huán)氧富鋅底漆80μm。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，天橋結(jié)構(gòu)能滿(mǎn)足使用及規(guī)范要求。

4.2 天橋涂裝和防腐

該橋鋼梁涂裝面積較大、后期養(yǎng)護(hù)成本較高，為保證結(jié)構(gòu)的使用壽命，鋼結(jié)構(gòu)涂層體系采用長(zhǎng)效型防腐，保護(hù)年限為15～25年。以下涂層體系中未列入車(chē)間底漆工序，所有涂裝體系均需噴涂1道干膜厚度為20μm～25μm的車(chē)間底漆（底漆采用無(wú)機(jī)硅酸鋅，噴涂前需要進(jìn)行表面處理）。鋼材表面處理包含結(jié)構(gòu)預(yù)處理、除油、除鹽分、除銹及除塵工序，每一工序檢驗(yàn)合格后方能進(jìn)行下一工序。鋼板表面處理后應(yīng)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)》（GB/T8923—1988）中規(guī)定的Sa3級(jí)，表面粗糙度為Rz60μm～100μm。涂料、涂層須在表面拋丸處理后4h內(nèi)施工于準(zhǔn)備涂裝的構(gòu)件表面。如表面出現(xiàn)返銹

5 結(jié)語(yǔ)

鳳凰路、學(xué)海路人行天橋?yàn)橹鳂驑蚩绮贾脼?4m+46m+15m連續(xù)鋼箱梁橋，雙幅布置，橋梁設(shè)計(jì)總體造型為“X”形雙曲線(xiàn)連續(xù)鋼箱梁橋，主梁采用單箱單室結(jié)構(gòu)；橋面兩側(cè)設(shè)置花池美化景觀，天橋上設(shè)置景觀自動(dòng)滴灌系統(tǒng)，節(jié)省養(yǎng)護(hù)維護(hù)勞力；鋼箱梁采用工廠節(jié)段制造，現(xiàn)場(chǎng)焊接拼裝吊裝；鋼箱梁內(nèi)、外表面采用有效的防腐和涂裝，提高鋼箱梁的耐久性；經(jīng)過(guò)計(jì)算，橋梁結(jié)構(gòu)安全性驗(yàn)算滿(mǎn)足規(guī)范規(guī)定的各項(xiàng)要求。該橋梁結(jié)構(gòu)新穎、優(yōu)美，是蒙自市當(dāng)?shù)氐牡貥?biāo)性建筑之一，該天橋項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)當(dāng)?shù)爻鞘薪煌ōh(huán)境優(yōu)化的效果明顯，也是當(dāng)?shù)匾豁?xiàng)重要的惠民和民生工程。