高科西路-云莲路人行天桥方案设计

张芳途

(上海浦东建筑设计研究院有限公司，上海市201204)

1 工程概况

高科西路－云莲路人行天桥位于上海市西藏南路越江隧道浦东主出口处，为保障隧道出口车辆顺利出行，云莲路－高科西路交叉口机动车辆采用右进右出T型交叉，因此该路口行人穿越高科西路的矛盾就暴露出来，人行天桥的建设主要解决隧道通车后行人过街问题，保证行人过街安全，保障隧道口的车辆顺利出行。

根据本工程在城市路网中的地位、作用，天桥的主要技术标准如下：

（1）根据高科西路的道路规划红线设置天桥。

（2）本桥考虑行人及非机动车推行通过。

（3）天桥净空及宽度：桥下净空不小于5.2 m，桥上净宽不小于4.5 m，梯道净宽不小于2.0 m。

（4）设计荷载：人群荷载5 kN/m2。

（5）天桥纵坡：主桥纵坡采用0.5%，人行梯道纵坡采用1∶2，非机动车推行坡度控制为1∶4。

桥面横坡：采用1.0%人字坡。梯道采用自然排水。

（1）高科西路横断面：道路规划红线宽60 m，标准横断面布置及管线规划情况见图1。

2 桥梁方案设计

2.1 平面设计

天桥的桥址平面选择考虑以下几个方面:

（1）解决主要矛盾

高科西路（浦东南路～东明路）路段长约710 m，区间内仅云莲路规划与高科西路成T字交叉，远期西藏南路越江隧道通车后，交叉口急需解决的主要矛盾是行人和非机动车穿越高科西路对交通的影响。因此天桥的平面布置首先要跨越高科西路。

而云莲路由于道路等级低，流量相对高科西路明显较少，单向车行道的宽度仅8 m，不考虑设置跨越云莲路的设施。

（2）满足交通需求

根据天桥有效宽度计算，设置一座有效宽度B=4.5 m的天桥能够满足流量需求。如果采用云莲路两侧“一”字型布置，则两座天桥计算宽度均不得小于规范规定最小宽度3 m，设置两座天桥明显经济不合理。

（3）符合现状用地条件

根据现场情况有三种可能布置情况。

a.方案一：设置于云莲路西侧，与高科西路垂直布置，由于云莲路西侧为西藏路隧道出口，人行道宽度距道路红线仅4.5 m，布置坡、梯道较为困难，且距离浦东南路仅260 m，远期浦东南路－高科西路交叉口也要设置一座人行过街设施。

b.方案二：设置于云莲路东侧，与高科西路垂直布置，规划人行道宽3.5 m，道路两侧还布置有5 m的绿化带，坡道和梯道可设置于路段上的绿化带内。

c.方案三：利用云莲路交叉口交通岛，设置于交叉口当中，云莲路东西侧均布置梯道上下桥，桥梁面积增加较大，经济上略差，西侧受现状道路影响，布置梯道较困难。

经综合比较，方案二的布置型式较为可行，因此选择方案二（位于云莲路东侧）为推荐方案。

方案布置见图2。

2.2 立面竖向设计

主桥竖向布置考虑以下几个因素：

（1）规划道路断面的布置情况

根据平面布置推荐方案，天桥桥位处道路标准横断面，道路3 m中央分隔带、两侧5 m绿化带内可布置桥墩，主桥可布置为两跨27 m+27 m，有效的降低结构高度、减短引桥长度。

（2）避免或减小对地上、地下管线的影响

根据高科西路新建工程管线综合规划，桥位处地下管线除中央分隔带下有一根φ300污水管外，其余管线均布置在车行道及人行道下，现状地上杆线随高科西路工程入地或搬迁，管线对拟建天桥基础布置影响较小。

因此采用两跨27 m的跨径布置，总体立面见图3。

2.3 桥梁建筑景观定位

历史的变迁到了21世纪，工业化的产物-车的出现，改变原来城市生活的文脉。车越来越多，路越做越宽……奔流不息的车流让行人过马路望而怯步。人行天桥让人车分流，既保证行人的安全又保证了车流的流畅。穿越动人的人行桥，让过街行人感受到：“人·才是城市的主人”。

规划高科西路是进出世博的主要道路，拟建天桥紧邻世博园区，人行天桥设计不应停留功能、构造的角度考虑，除满足功能性、经济性、安全性外，更应上升到文化、艺术角度来设计，增加新的景观节点。

2.4 桥型方案设计

（1）设计方针

有效利用自然和社会环境条件，使桥梁构成新环境一个要素，桥梁和环境互相依托、互相呼应，自然和谐恰当体现桥梁存在，同时使环境景观更美丽生动。充分体现：“人·城市·自然·和谐”的宗旨，贯彻“以人为本，可持续发展”的设计理念，充分考虑行人与非机动车的通行条件。

（2）方案设计

从景观角度上看，索、拱结构的人行天桥在空间维度上较梁结构的天桥有造型上的优势，它们处在四周较开阔的背景环境时，自身的景观性才具有明示性。拟建天桥桥域是密集的建筑群，且楼群较高。按照“明示的调和”景观设计方针，选择索、拱结构的人行天桥不是很适宜，且它们的造价比其它桥型高。

因此推荐选用梁桥方案。

人行天桥的主要功能是使人流跨越道路，形成立体交叉，避免人流与车流平交所造成的相互干扰。而现代设计理念要求结构物的设计不仅要表达功能，还要体现美观与协调。

拟建天桥位于规划世博区域周边，天桥设计贯彻“和谐城市”与“正生态”理念，充分体现中国2010年上海世博会“城市，让生活更美好”的主题。体现经济性、合理性，贯穿“勤俭办博”的理念。

桥梁主要建筑材料均考虑采用可回收利用、环保的钢材或铝合金材料等。

根据主桥结构形式的不同，提出三个设计方案：

a.方案一（推荐方案）：两跨倒梯形钢管桁架连续梁

主桥主梁采用两跨空间钢桁架连续梁，主梁横截面为带悬臂倒梯形断面，梁高1.2 m。桁架梁通透的结构外形，既节约了用钢量，也使外观更加轻巧通透（见图4）。

b.方案二（比选方案）：两跨钢结构连续箱梁

主桥采用两跨连续梁带双悬臂钢结构，两端各设一个半圆型休息平台，梁部上下缘为圆曲线。为了方便行人，在主要人流方向设上行自动扶梯及梯道，梯道坡度为1∶2。为了满足部分自行车跨路的需要，在梯道的另外一侧设1∶4的梯道，并在梯道两侧设0.5 m宽的自行车道（见图5）。

c.方案三（比选方案）：一跨铝合金桁架梁

主桥主梁采用一跨铝合金桁架梁，带雨蓬封闭式桁架，圆弧型顶棚，考虑人行净高2.5 m，桁梁高取2.7 m，桥面至梁底高仅0.5 m，桁架梁同桥面等宽5.0 m，节间长3 m，节点全焊接结构。桥面设置曲线同上弦杆，利用桁架作为桥梁栏杆，降低桥梁净高，减少梯坡道工程量。主桥由工厂预制，现场拼装。梯道采用同方案一的焊接工字钢梁结构型式（见图6）。

铝合金天桥主跨最大可达80 m，结构高度2～4 m，其建造成本略高于钢箱梁（15 000元/m2），但其轻巧的结构外形及耐腐蚀养护费用的低廉、标准件的使用、完全可循环利用环保的优点，相对于钢结构有着较大的优势。

（3）方案比选

从景观协调、天桥造型、对管线交通的影响等方面分析，上述三个方案都能较好的满足要求，综合考虑方案三虽材料新型、较多优点，但总体造价较高，本着体现“勤俭办博”的宗旨，该方案仅作为第一比选方案；方案二为目前较为常见的箱梁式天桥，简洁、大方，但缺乏明显的特点，作为第二比选方案；方案一结构造型具较强的力感，整体视觉冲击力好，主桥结构钢材用量较箱梁结构略省，造价也略省于钢箱梁方案，因此，拟推荐方案一（两跨钢桁架连续梁）作为本工程的推荐方案。

2.5 桥梁结构设计

（1）主桥结构设计

推荐方案：主桥采用倒梯形钢管桁架桥结构，上下弦钢管中心距1.2 m，下弦杆2φ402×14 mm、上弦杆3φ325×12 mm、斜腹杆φ152×8 mm，节间距1.5 m，桥面总宽5 m；中横梁宽2.1 m，端横梁宽2.9 m。各杆件采用全熔透焊接，支管与主桁管无偏心；引桥采用钢梁同自动扶梯搭接至主桥端横梁侧。主桥钢桁架Q345qD无缝钢管，采用Midas Civil有限元软件进行空间分析，桥梁结构最大应力143.2 MPa，自振频率3.2 Hz，结构受力各方面安全指标均满足规范要求。

上部结构标准横断面见图7。

（2）引桥结构设计

人行梯道1∶2坡度，净宽为2.0 m，每13级台阶设置一平台，台阶高0.15 m，宽0.3 m。

自行车推行梯道1∶4坡度，净宽3 m，两侧设0.5 m宽自行车推行坡，每13级台阶设置一平台，台阶高0.15 m，宽0.6 m；单侧梯道各设置3级平台。

梯道均采用两工字梁作为主骨架，材料采用Q235B，中间为6 mm厚钢板全焊结构组成阶梯骨架，上铺C30混凝土和10 mm厚防滑底板砖和粘结层。

（3）下部结构设计

下部桥墩立柱采用钢管混凝土立柱，缩短施工周期。由于人行天桥周边建筑较多，为减少桥梁施工给周边居民及建筑的影响，桥梁基础取用震动极小、且无挤土效应、无沉桩困难的钻孔桩。

下部结构主桥、梯道设墩位置均避开地下管线，桥墩主桥采用两根φ600钢管混凝土立柱、梯道一根ф400 mm钢管混凝土立柱。

桥墩桩基采用ф800 mm钻孔灌注桩，主桥每墩2根；梯道桥墩采用1根ф800 mm钻孔灌注桩，桥台采用扩大基础。

2.6 施工可行性分析

（1）施工工艺

主梁采用工厂预制现场拼装法施工。

（2）施工顺序

钻孔灌注桩施工——主桥、引桥梁厂预制——承台、立柱施工——主梁现场拼装——引桥及电梯拼装施工——桥面铺装——电气照明——安装栏杆——全桥竣工。

（3）施工周期

基础施工和主梁制作同时进行，工期共3个月；现场拼装及附属工程，油漆装饰收尾1个月，总工期约4个月。

3 结语

本文通过多方案比选桥位选择、桥型布置，结合该桥独特的地理位置及周边环境遴选出较为适合的梁桥方案，并从桥梁美学的角度出发对方案进行了桥梁结构方案深化设计，该桥已建成开放交通，取得了良好的社会及经济效益。

[1]范立础.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,2001.

[2]盛洪飞.桥梁建筑美学[M].北京:人民交通出版社,2001.