钢桁架人行景观桥设计

钢桁架人行景观桥设计

摘要：简单介绍了广州市大观路－中海康城人行景观桥的设计方案，并进行了结构受力分析，该桥方案设计时强调的是景观效果，因此对结构分析和施工要求较高。该文介绍了此桥的景观设计及施工特点，为类似的景观桥梁提供了借鉴作用。

关键词：钢桁架桥；人行天桥；结构设计

1 前言

拟建的大观路－中海康城人行天桥位于广州市天河区广东奥林匹克体育中心西侧的大观南路上。第16届亚运会组委会提出了本天桥需突出景观效果的要求。在设计风格、材质、颜色等方面需与奥林匹克体育场保持一致，能很好的融入奥林匹克体育中心建筑群中；同时又可作为行人横跨大观路的交通连接工程，在亚运会赛事期间能够缓解一部分奥体中心的人流压力。

2 天桥总体布置

为减少对行车的干扰，本天桥采用一跨跨越大观南路。主桥采用下承式简支钢桁架梁结构，上部结构由桥面板、桥面系、主桁和支座4部分组成。主桁架长42m，全宽6.68m，其中人行净宽3.5m。两端梯道采用现浇砼板结构，钢桁架通过牛腿支承在梯道上。桁架上弦杆呈弧形，沿梯道栏杆至地面，主桥桁架旋转下至外侧绿化带接人行道边缘，立面造型呈现完整圆顺的曲线，整个天桥的空间造型宛如美丽的贝壳现状。

桥面板采用6mm厚波形钢板，高度为50mm，桥面板上设C20细石防水混凝土、环氧砂浆和大理石铺装。桥面板整体架设于17个钢横梁上。

桥面系由横梁、次横梁、纵梁构成。其传力体系为：桥面系荷载直接通过桥面板传至横梁，节点处横梁把该横梁荷载通过节点传至桁架杆件。桥面系横梁共17道，每道间距为2.6m，采用钢板焊接的箱型截面，横梁尺寸为300x200mm （高x宽），钢板厚16mm。每两个横梁之间还设有一道次横梁，次横梁共16道，断面为工字钢，型号为280x122x8.5mm。纵梁为2道，布置在横梁的受压区，以增加横梁的稳定性。

图1 天桥效果图图2 天桥横断面图

主桁是钢桁架桥的主要承重结构，采用5.2m节间。主桁架全长42m，分上下两层，桁高为1.7～5.0m，顶面上弦杆呈弧形，中间1.65m高处设桥面的纵向弦杆与栏杆齐平。主桁上弦杆、中弦杆、下弦杆、竖腹杆、斜腹杆和顶部横撑均采用钢板焊接的箱型截面，上弦杆钢板厚度28mm，中弦杆及下弦杆钢板厚度16mm。各弦杆宽度均为30cm，下弦杆高32cm，上弦杆和中间弦杆高25cm，竖腹杆高20cm。桁架顶部横撑采用镂空的椭圆环造型，由钢板拼焊而成。

为了改善桁架节点的受力性能，本次设计采用整体节点板，即节点立面内外板采用整体板切割成节点板形式，不得拼板。桁架杆件与节点的对接焊缝以及横梁与下弦杆的连接焊缝必须达到《铁路钢桥制造规范》Ⅰ级要求，其余板件拼接焊缝需达到《铁路钢桥制造规范》Ⅱ级或Ⅱ级以上要求。

3主桁结构分析

3.1 计算模型

空间模型采用MIDAS7.20结构分析软件建模并分析。其中上中下弦杆、竖腹杆、斜腹杆、横梁及次横梁均采用空间梁单元进行模拟，桥面板、桥面铺装、人行栏杆、花槽及人群荷载等其它部分自重折算为均布荷载施加于桥面系各单元上。

3.2 主要计算结果及分析

（1）弹性组合应力

图3 上中下弦杆、腹杆应力图（单位：MPa）

图4下平联应力图（单位：MPa）

如上图3、4所示，杆件最大/小应力为105Mpa / -95Mpa，小于f＝/1.4＝345/1.4=246Mpa，满足要求。

（2）特征值计算

计算时将花槽荷载、铺装荷载及栏杆荷载全部转换为质量，程序自动生成质量矩阵。计算结果表明结构竖向自振频率为3.6Hz>3Hz（如表1所示）。

表1第1－3阶自振模态下的周期与振型

4施工要点

由于该桥偏重景观要求，对结构要求较高，对施工要求也就较高，施工中应主要注意以下几点：

（1）钢构件的加工应由有施工经验的专门单位承担，以保证结构技术质量。钢桁架制作与拼装必须严格按照设计图纸下料施工。

（2）由于主桁架超长、超宽、超高的特点，若在工厂整体拼装完成后再运输到现场进行整体吊运，在运输和吊装方面都会存在很大的困难。因此需根据钢桁架结构特点和现场地形、地貌的要求，对主桁架进行节段划分。划分方法如下：两侧主桁架划分为4个节段，弦杆结构与腹杆结构装焊在一起；桥面系划分为2个节段，总共划分为6个片体分段，顶部横撑现场散装。

（3）主桁采取分段运输和分段吊装的施工方法，因此需在桥跨中央处设置1个临时支墩。临时支墩设置在大观路面上，占用北往南方向1个车道，因此需与交通部门协调好，制定缜密的交通组织方案。临时支墩在使用前，须先对其进行堆载预压，待支架沉降稳定后方可吊装主桁。

（4）钢桁架在工厂需预拼装，确定符合设计要求后才能运抵现场拼装。

（5）钢结构焊接完毕，所有焊缝必须进行外观检查，不得有裂纹、未溶合、夹渣、未填满弧坑及超出《公路桥梁施工技术规范》表17.2.7-1规定的缺陷。

（6）外观检查合格后，部件的焊缝应在24h后进行无损检验。

5结束语

该桥主要从景观的角度来设计，其纤细流线形的外观，得到了一致好评，成为了当地一景，为桥梁设计提供了一个新思路：桥梁设计过程中在考虑结构的

同时，应结合周围环境考虑美学效果，使桥梁不仅成为一个解决交通问题的工具，也成为一道靓丽的风景。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看