关于建设节段拼装式人行天桥的探讨

摘要：现行人行天桥的建筑方式过于缓慢，通常的建设周期约2～3个月，相对于其结构规模而言，其时间跨度过长，在一定程度上加剧了人车通行矛盾，并伴有各种污染等弊端。近年来国内兴起的节段式拼装桥梁则为我们提供了一种较为理想的选择，其工业化生产、模块化拼装的特点可实现缩短工期、减少资源能耗、降低污染、节约投资的目的，可以在保证施工质量的情况下获得良好社会综合效益。

关键词：人行天桥；节段式拼装；预制；设计

中图分类号：TU2 文献标识码：A

前言

人行天桥作为一种解决人车矛盾的立体交通方式，在解决城市交通拥堵节点和瓶颈中扮有非常重要的角色。随着城市经济的快速发展，在快速、环保、低噪声施工已成为城市人性化建设发展的必然趋势和前提下，城市居民对降低市政施工对日常生活影响的要求与日俱增。目前，国内人行天桥建筑方式大多还停留在支架现浇、预制梁吊装的模式中。通常一座混凝土结构的建设周期约2～3个月，相对于其结构规模而言，其时间跨度过长，进程过于缓慢。原本用于解决交通拥堵的措施，却在建设过程中加剧了人车通行矛盾，同时伴随而来的粉尘、噪声、废弃物污染等一系列弊端，在国内环境问题日趋严峻的情况下愈发显著。社会及业内人士纷纷提出改进人行天桥设计和施工的措施和设想，例如建设移动式模块化钢结构人行天桥、模块化铝合金人行天桥等却因造价偏高难以大量推广和应用。近年来国内兴起的节段式拼装桥梁则为我们提供了一种较为理想的选择，其工业化生产、模块化拼装的特点可实现缩短工期、减少资源能耗、降低污染、节约投资的目的，可以在保证施工质量的情况下收获良好社会综合效益。

节段式拼装桥梁具有以下主要优点。

（1）工厂化预制的桥梁节段使构件质量易得到保证，节省桥梁现场施工的空间和时间。

（2）预制拼装施工对交通影响小，环境污染少，降低了施工对社会的次生影响。

（3）良好的施工质量使桥梁耐久性更有保障，桥梁全寿命花费和能耗降低。

本文通过对国内外节段拼装式桥梁相关信息的梳理和借鉴，结合人行天桥设计的自身特点，提出了节段拼装式人行天桥的解决方案，希望能为今后相关研究和实践提供参考和借鉴。

2预应力混凝土节段拼装式人行天桥的研究及应用现状

节段式拼装桥梁的技术探索最早起于20世纪40年代， 1952年在美国的一座小型桥梁上成功地实施了这项技术。随着预应力技术的发展以及大型施工机械设备的技术进步，经过技术革新和工程实践，预制节段式桥梁已然形成了一套从设计到施工的完整体系，并且成为很多国家和地区最主要的桥梁结构形式。今天，在美国一半以上的大型混凝土桥梁，特别是市区混凝土桥梁的设计与施工中均采用了该项技术。20世纪80年代后期这项桥梁工业化技术来到了亚太地区，并在泰国的曼谷、澳大利亚、新西兰、日本、我国的香港、澳门等地区的桥梁建设中广为使用。

我国在预制拼装技术的系统研究和应用开展的较晚。2006年建设部了行业标准《预应力混凝土桥梁节段逐跨拼装施工技术规程》（CJJ/T 111-2006）。目前处于送审稿阶段的同济大学编写的《公路体外预应力混凝土桥梁设计指南》，对预制节段拼装、体外预应力桥梁的设计做了比较详细的规定。该指南后，将成为国内预制节段拼装桥梁设计的主要依据。

目前国内在公路、市政行业应用该技术的项目有苏通大桥引桥、上海沪闵高架路二期、上海浏河大桥、重庆石板坡桥、上海长江大桥引桥、崇启大桥引桥、南京四桥南北引桥、厦漳大桥引桥、厦门集美海峡大桥、嘉绍大桥等。这些桥梁均采用体外预应力混凝土节段拼装设计，少数采用钢混组合结构。但尚未发现在人行天桥工程中的应用实例。

金属结构拼装式人行天桥的研究及应用现状

金属结构具有连接方式灵活、自重轻的特点，相比较混凝土结构其设计甚至可实现全桥零件化、标准化的特点。目前国内有多项相关设计专利，略举如下。

同济大学“一种全拼装式应急组合桥梁装置”（发明专利CN 102926318A）采用钢混结合组件，通过螺栓连接为主梁结构（图1）。

交通部公路科学研究所“节段式模块化快速组拼桥”（发明专利CN 202644379 U）。通过较为复杂的构造组合后，形成节段式模块化的波纹钢腹板梁。

图1节段式模块化拼装方案

南京华世特建筑有限公司“中小跨径模块化铝合金人行桥”。（发明专利 CN 202610698 U），对单跨 30m 内的中小跨人行天桥，采用滑块与螺栓等标准件连接各杆件，便于实现工厂标准化生产和模块化安装及拆卸，可缩短工期。此项专利已在杭州、南京等多地采用。

北京市市政专业设计院股份公司的“一种快速拼装的人行天桥”（发明专利 2012CN 202809476 U）。采用多个口字型或 U字型的单元组成连接设置在所述桥墩的顶部 ；所述拼接组件为“十”形、“T”形、“一”形和“L”形拼接组件中的一种或多种。其特定是拼接组件体积小、方便吊运和安装。但此项专利尚未见到相关应用报道。

此外，部分科研单位还开展了FRP等纤维增强复合材料进行节段拼装设计研究，拓宽了人行天桥节段拼装设计的思路。上述专利及设计研究各具特色，但大多停滞在理论研究阶段，或少量应用（如铝合金人行天桥）受造价控制，难以具备广泛推广的条件。

4 国外研究和应用现状

国外在人行天桥模块化研究和应用起步较早，除了常见的钢、铝合金材料组合桥梁，近年来大量应用纤维增强复合材料。现简要介绍如下。

荷兰Janson 桥梁建设集团在模块化桥梁(图2)设计方面的案例，采用钢结构拼装，沥青面层与桥梁模块一次成型。

图2 沥青面层钢结构拼装模块

俄罗斯Apa技术公司2007年建设的莫斯科斯摩棱斯广场移动装配式人行天桥（图3），主桥采用钢结构及复合材料拼装而成。桥长49.78m，桥宽2.5m，楼梯宽2.6m。主桥桥梁安装用时20min。

图3斯摩棱斯广场移动装配式人行天桥

加拿大Guardian桥梁建设集团的玻璃纤维桥面板与型钢组合结构（图4）。模块化安装快捷，纵横向均可模块化拼装加宽、加长。桥长最大可变跨度达50m，采用销栓及螺栓连接。

图4 玻璃纤维桥面板型钢组合模块

综合国内外节段拼装桥梁方面的发展和经验，遵循“安全、适用、经济、美观、耐久和环保”的六大原则，笔者认为混凝土为主要材料，辅以钢混组合结构，是人行天桥节段拼装设计得以推广应用的最佳方案。

5 人行天桥节段拼装设计思路

5.1 总体设计思路

为最大程度的提高桥梁工厂化预制的比例，节省安装时间，减少现浇施工工序，降低粉尘、噪声等污染，除地下基础工程外，其余构件均采用预制拼装设计。人行天桥按材料分预应力混凝土/钢混组合两种设计方案。上部结构对包块主桥梁体、楼梯梁体、桥面铺装层均采用预制节段拼装设计，栏杆、伸缩缝及照明等附属构件可根据总体设计的要求，在拼装组合之前一次完成。下部桩基础、扩大基础在现场完成，桥墩、盖梁均在工厂内预制，现场与基础连接安装就位。

5.2 主桥梁体设计思路

人行天桥节段拼装推广的难点在于，如何避免成本投入的重复和浪费，尽可能多的反复利用以达到经济效益的提高。因此设计中不能仅仅对某个特定桥梁，应充分重视构件设计的通用性能。这就需要分析目标区域的道路断面分布情况，以确定桥跨布置范围。也根据既有的桥梁分布资料分析确定。例如根据西安市已建118座人行天桥的数据分析，跨径分布7～25m的梁占桥跨总数的87.7%，考虑城市中很少有单幅宽度超过双向六车道的路面，选择这个区间进行针对性的跨径设计是比较合适的。

其次在设计前应考虑施工中的制约条件。如汽车吊装负载及可操作性有限，梁体起吊重量不宜过大，建议不要超过70～80t。

主桥采用等截面箱梁、单箱单室结构。节段拼装桥梁需要在工厂预制生产，这就要求设计中对梁高的选择不能过于追求最佳比例而过于离散。应根据桥梁跨度选定若干适用的高度模数。主桥可采用下列两种结构型式。

（1）体外预应力混凝土节段。在工厂内预制钢筋混凝土主梁节段模块，通过无粘结预应力拼接，按桥梁跨径分若干梁高截面单元。为便于工厂存放及运输，单元预制长度1～3m不等，梁高0.85～1.2m，模块内预留预应力孔道、预留拼接企口，单元企口缝隙间采用粘结剂封闭。

（2）钢混组合梁节段。节段单元采用型钢与混凝土顶板组合而成。单元预制长度0.5～5m不等，梁高编号通过调整型钢梁高实现，节段单元之间以螺栓连接为主，焊接辅助。混凝土顶板间采用粘结剂封闭。

5.3 楼梯梁设计思路

楼梯梁相对于主桥具有两个特点：折线形的外观、跨径波动范围很小。因此在设计中，笔者更倾向于采用钢混组合节段连接方式灵活，便于拆除后二次利用。

5.4 下部结构设计

桥墩按适用部位，分5.5m（主桥用）、3m（楼梯用）两类。墩柱采用一次预制成型，柱径0.7～1.2m。立柱顶底部均预留法兰，与盖梁及桩基础间通过螺栓连接。桥台、扩大基础和桩基础现场浇筑。

5.5 附属构造物

栏杆、排水管在主梁上预留栏杆连接件，可采用现场拼装或吊装前一次成型。伸缩缝、支座、防撞设施均采用定型产品。

6结 语

国内的人行天桥混凝土节段拼装设计尚处于空白状态。上述思路仅仅是笔者的一点不成熟的建议，虽然尚未得到深入的设计和实践检验，但相信通过科研人员继续深入的研究和大胆尝试，该项目必定将会是减少施工污染、提高建设速度的有效举措。

参考文献：

[1]蒋海里.桥梁预制节段拼装技术在城市建设中的应用[J].城市道桥与防洪 , 2010(9):48-52.

[2]于刚，张文庆，张春雷.预制节段式拼装连续梁上部构造特点[J].城市道桥与防洪, 2013(9):47-50.