城市道路课程设计
目录
一、概述 .......................................... 2
1.1 项目背景 .................................. 2
1.2 项目建设的必要性 .......................... 2
1.3 区域位置 .................................. 3
1.4 设计依据 .................................. 3
1.5 主要技术标准 .............................. 4
二、现状评价和建设条件 ............................ 4
2.1 区位气候、水文及地质情况 ................... 4
2.2 现状道路及管线情况 ......................... 5
三、对发改局项目建议书批复及方案设计专家评审意见执行
情况 .............................................. 7
3.1 对发改局项目建议书批复的执行情况 ........... 7
3.2 对方案设计专家评审意见的执行情况 ........... 7
四、人行天桥方案 .................................. 8
4.1 方案一 ..................................... 8
4.2 方案二 .................................... 11
4.3 方案比选 .................................. 11
4.4 交通疏解工程 .............................. 12
五、主要工程数量及投资估算 ....................... 12
六、人行天桥的人机设计 ........................... 13
6.1 人行天桥总体结构 ......................... 13
6.2梯道的人机设计 ............................ 13
6.2.1 梯段的设计 ............................. 13
6.2.2 休息平台 ............................... 16
6.2.3 防护栏杆 ............................... 16
6.2.4 无障碍通道 ............................. 17
七、标志 . ........................................ 19
7.1 安全标志的选择 ........................... 19
7.2 标志的排列 ............................... 22
八、防滑与排水 ................................... 22
九、问题与建议 ................................... 22
参考文献 . ........................................ 23
大学南路人行天桥方案设计
一、概述
1.1 项目背景
近年来,随着郑州市社会经济建设的强劲发展,机动车辆呈现迅猛增长之势,尽管政府投入巨资新修和拓宽改造的大量道路,但是目前在市区局部区域和部分道路仍出现交通拥堵现象,“行车难”问题凸现,并且带来了一系列的交通事故,其数字让人震惊,让人深思。
郑州市是河南省省会城市,中原地区都会,国家园林城市,国家卫生城市。郑州下辖6个市辖区,代管五个县级市,一个县。另设一个国家级新区郑东新区,一个国家级高新技术产业开发区,一个国家级经济技术开发区。
大学路南路位于郑州市二七区西南部,北起航海中路,南到南三环,全长
2.3公里,距新郑国际机场27公里,是河南省中南部等地进出郑州市的咽喉地带。这一带地处郑州市西开发区,运作良好的升龙国际,在建的万达广场,已被抢购一空的帝湖花园都与大学南路比邻,地理位置十分优越。在不久的将来一个新的商圈儿将会形成。
1.2 项目建设的必要性
拟建的大学南路人行天桥位于郑州市二七区布大学南路,大学路为双向八车道,全长为8.4公里,以陇海路,航海路为界,分为三部分,分别为大学北路,大学中路,大学南路。大学路自建成后,交通流量迅猛增加,车流通行速度极快。但是该路在拓宽改造时,没有在大学南路路段规划建设人行过街设施,造成周边群众以及位于该处的郑州航空工业管理学院师生上学放学出行时,均需从快速车流中冒险穿过公路,存在极大安全隐患,从我入学至今一年多时间里,亲眼目睹的交通事故已有七八起之多。为保障大学南路路段周边群众及郑州航空工业管理学院师生安全过街的同时,也保证大学路上上交通的顺畅,非常有必要近期在跨
线桥附近增设一座人行天桥。
1.3 区域位置
本次拟建的大学南路人行天桥位于航海路以南的大学南路段,郑州航空工业管理学院附近。桥位处西侧是万达广场,东侧是郑州航空工业管理学院,具体位置如下图所示:
光明
图1-1 区域位置图
1.4 设计依据
1.《城市人行天桥与人行地道技术规范》(CJJ69-95)
2.《公路桥涵通用设计规范》(JTG D60-2004)
3.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)
4. 《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63—2007)
5.《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)
6.《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)
7.《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)
8.《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)
9.《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001)
10.《岩土锚杆(索) 技术规程》(CECS 22:2005)
11.《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)
12. 国家、地方相关的标准、规范、规程、法规
13. 郑州市交通委员会(业主)下达的设计委托书。
1.5 主要技术标准
1.大学南路道路等级:主干道一级
2.主桥桥面总宽度4.3m ,梯道桥总宽度均为2.8m ;
3.桥下净空:车行道净空不小于5.0m ;人行道净空不小于2.5m ;
4.梯道坡度:坡度均为1:4和1:2
5.人群荷载标准值:人群荷载标准值按5.0kPa 考虑。
风荷载标准值:按规范规定取值。
人行天桥设计通行能力:6680P/h
6.设计基准期
根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)的规定,本工程设计的桥梁结构的设计基准期为100年。
7.设计安全等级
按持久状况承载能力极限状态设计时,本工程桥梁结构的设计安全等级为二级,相应的结构重要性系数γ0=1.0,边坡安全等级为一级。
8、环境类别
本工程按Ⅱ类环境进行混凝土结构的耐久性设计。
9、偶然作用:
地震作用:设计采用地震动峰值加速度为0.10g 。
二、现状评价和建设条件
2.1 区位气候、水文及地质情况
1、气候
郑州地区属暖温带大陆性气候,四季分明,年平均气温14.4°C 。7月最热,平均27.3°C ;1月最冷, 平均0.2°C ;
年平均降雨量640.9毫米,无霜期220天,全年日照时间约2400小时。
郑州最高气温:1966年6月22日郑州市最高温度达到43℃。
郑州10月最高气温:2008年10月14日温度达到31.3℃的高温, 创近51年的10月最高气温。
郑州最低气温:1971年12月27日郑州市最低温度达到-19.7℃。
2、水文
郑州市区多年平均降水量629.7mm ,降水量年内分配不均,降水最少的是1月份,为5~9mm ,最多的是7月份,一般140~160mm 。夏季由于强盛的季风控制,高温、高湿雨量集中,降水量为290~390mm ,占全年总雨量的45~60%,而冬季受干冷的大陆性气团控制,空气干燥,雨雪稀少,降水量只有20~33mm ,占全年降水量的3~5%。春季降雨很少,有时秋季会出现连阴雨。降水量不仅年内分布不均,年际变化也较大,降水量最多的是1964年,高达1041mm ,最少的年份是1986年,降水量为385mm 。
3、地质
郑州地区位于华北地层区的西南部,其西部基岩出露区属豫西地层分区的嵩箕小区;东部第四系覆盖区属华北平原分区的开封小区,区内地层出露比较齐全。在地壳发展的五个大的历史时期所形成的地层单元,包括太古界、元古界、古生界、中生界和新生界都有出露,地质结构复杂,类型多样,结构区域性差异显著,横跨我国二、三级阶地。
4、地震设计等级
根据1990年颁布的《中国地震烈度区划图》,郑州市的地震基本烈度为7度(50年超越概率10%),建筑地震影响按近震,场地类别按Ⅱ类。《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)中确定郑州市地震抗震设防烈度为7度(相当于地震动加速度峰值0.15g ),设计地震基本加速度值为0.15g ,要求一般工业与民用建筑按七度设防,这是建筑物抗震设计的基本依据。
2.2 现状道路及管线情况
1、现状道路评价:
大学路自建成后,交通流量迅猛增加,车流通行速度极快。但是该路在拓宽改造时,没有在大学南路路段规划建设人行过街设施,造成周边群众以及位于该处的郑州航空工业管理学院师生上学放学出行时,均需从快速车流中冒险穿过公路,存在极大安全隐患,从我入学至今一年多时间里,亲眼目睹的交通事故已有七八起之多。为保障大学南路路段周边群众及郑州航空工业管理学院师生安全过 街的同时,也保证大学路上上交通的顺畅,非常有必要近期在跨线桥附近增设一座人行天桥。
2、现状管线情况:大学南路道路西侧有雨水、给水、燃气管、电信、电力、路灯等管线,道路东侧有雨水、给水、路灯、电力管线,通过大学南路可提供本项目施工时必须的用水用电。
三、对发改局项目建议书批复及方案设计专家评审意见执行情况
3.1 对发改局项目建议书批复的执行情况
2009年8月3日,郑州市发展和改革局下达本项目的项目建议书批复,批复意见主要如下:
1、《项目建议书》提出的建设规模及主要技术标准基本合理,建议增建人行天桥主桥长约45米,面积约450米,宽4米,桥下净高5.5米,为钢筋砼结构。
2、 执行情况:本次设计对钢箱梁结构和混凝土结构进行了比选,根据现场情况,为减少施工期间对既有交通和附近居民的影响,缩短施工周期,建议采用钢箱梁结构的人行天桥。
3.2 对方案设计专家评审意见的执行情况
2010年11月3日,在中州酒店11楼会议室由郑州市交通运输委员会主持召开了二七区大学路道路工程方案设计、大学南路人行天桥桥方案设计的专家评审会。评审后对方案送审稿进行了修订。
1、补充项目区域位置图,对项目周边环境加深描述,人行天桥位置应与公交停靠站及行人过街主流向相协调配合。
执行情况:已在说明中补充。
2、补充大学路的人行道的情况。
执行情况:已在说明中补充。
3、补充天桥位置的地下管线及构筑物的情况。
执行情况:已在图纸中补充。
4、在地质水文可靠的条件下,采用锚杆混凝土框架植物边坡防护方案是合适的;建议下阶段应加强地质水文勘探,并对项目建设范围加深物探调查。
执行情况:建议甲方尽快进行相关勘探工作。
5、考虑学校放学人流高峰的因素,建议加强扶手栏杆设计,手扶栏杆高度为1.1m 为宜。
执行情况:同意优化。
6、建议补充施工期间的交通疏解方案(交通组织)。
执行情况:已补充。
7、从方便施工、缩短施工周期及减少施工期间对现有交通的干扰等方面考虑,建议人行天桥采用钢箱梁结构。
执行情况:本次设计的推荐方案为钢箱梁结构。
四、人行天桥方案
本次拟建大学南路人行天桥桥位于大学南路的郑州航空工业管理学院西门门前,张魏寨附近。鉴于大学路已建有人行天桥X 座,本次加建的人行天桥力求与已建人行天桥的建设规模及技术标准保持一致。本次设计对桥位进行了两个方案比选,对于推荐的桥位方案一,分别从钢箱梁结构和混凝土结构断面说明了优缺点,本次设计拟采用钢箱梁结构,结构简单、线条明快,且对大学南路的交通干扰较小,施工周期较短。
4.1 方案一
天桥位于大学南路里程K0+546,离张魏寨道路口较近;
新大学南路人行天桥桥主桥为2x24.2m 的连续箱梁,中间设R=650m的竖曲
线,结合两侧的规划情况,主桥梯道的一侧主要考虑行人的需求,设置2孔1:2的行人梯道落地;另一侧梯道主要考虑行人和自行车的需求,设置2孔1:4的行人梯道落地。
天桥设计从结构形式上提出:钢结构、预应力混凝土结构两种形式进行比选:
4.1.1 钢结构
主桥采用2x 24.2m焊接连续钢箱梁,桥梁设双向纵坡,坡度为1.5%,梁高0.9m ,主梁净宽4.0m ,全宽4.3m ,两侧各设有0.15m 栏杆;1:2的梯道桥采用两孔焊接简支钢箱梁,1:4的梯道桥采用两孔焊接简支钢箱梁,梁高均为0.35m 。梯道宽度净宽均为2.5m ,全宽2.8m ,两侧各设有0.15m 栏杆。主桥下部结构中间墩柱采用φ0.8米钢管混凝土单柱墩,两侧墩柱均采用2φ0.5米钢管混凝土双柱墩;梯道采用φ0.5米钢管单柱墩。由于暂无勘察资料,主线桥基础暂按φ0.8m 桩基础(暂定桩长20m) 。
4.1.2 预应力混凝土结构
主桥采用2x 24.2m预应力混凝土连续箱梁,桥梁设双向纵坡,坡度为1.5%,梁高1.2m ,主梁净宽4.0m ,全宽4.3m ,两侧各设有0.15m 栏杆;1:2的梯道桥采用两孔钢筋混凝土连续肋板梁,1:4的梯道桥采用两孔钢筋混凝土连续肋板梁,梁高均为0.6m 。梯道宽度净宽均为2.5m ,全宽2.8m ,两侧各设有0.15m 栏杆。主桥下部结构墩柱中间墩采用Ф1.2m 的圆柱墩,基础采用2Ф1.0m 的桩基,桩基与桥墩之间设承台连接;梯道桥均采用Ф0.8m 钢筋混凝土圆形墩。由于暂无勘察资料,主线桥基础暂按φ1.0m 桩基础(暂定桩长25m) 。
4.1.3 人行天桥结构形式比选
4.1.4 不同结构形式工程量比较
4.1.5 桥面系
人行桥采用1%的双向横坡;桥面铺装采用3cm 厚广场砖+2cm找平砂浆;桥面排水采用纵向自然排水,通过两侧坡道排水;栏杆采用不锈钢栏杆。
4.2 方案二
方案二(比选):天桥位于大学南路里程K K0+389,离张魏寨道路口较远,离郑州航空工业管理学院较近。
除主桥采用2x24m 的连续钢箱梁和两侧梯道平面线型与方案有所不同外,其余结构形式均与方案一中钢箱梁方案相同。
4.3 方案比选
方案比选
综上所述:虽然方案一实施时需进行人行道的改造和加宽,施工有一定难度;但其离张魏寨道路口近,方便该村居民、郑州航空工业管理学院师生及物流园工作人员出行。符合张魏寨村民民意,达到了在该处设置人行天桥方便人们出行的最终目的,故本次方案推荐方案一。
4.4 交通疏解工程
本工程推荐采用钢箱梁的人行天桥,在施工期间无论是基础施工还是上部结构吊装过程,均可保证双向六车道的通行能力;且施工单位的交通疏解方案应征得当地交管部门的同意。
五、主要工程数量及投资估算
六、人行天桥的人机设计 6.1 人行天桥总体结构
天桥主要由桥面、栏杆、扶手、桥墩组成,其各自的设计、布局有有相关要求。如桥墩尽量不要设在主干道上,以免占据主干道位置,从而增加车辆通过时间。
6.2梯道的人机设计
梯道主要由梯段、休息平台、栏杆和扶手、推车道和盲道组成。其设计要兼顾幼小、残疾人士,不能因坡度太陡、无推车道等使人望桥兴叹,影响天桥的使用率。
6.2.1 梯段的设计
梯段是楼梯的斜段部分,由多级踏步组成,是楼梯完成上升功能的构件。如图6-2所示,踏步由踏面和踢面组成的 。踏面:踏步的水平面 ;踢面:踏步的竖面,与踏面垂直或与踏面成小于90º的夹角。
踏面 踢面
图6-1 梯段的部分
人与踏步的人机结合面主要是踏面和踢面,踏面的宽度要符合我国成年人人体足部尺寸标准。下表是我国成年人人体足部尺寸的标准:
图6-2 人体足部尺寸及部位
表6-1足部尺寸(男) 单位:mm
表6-2足部尺寸(女) 单位:mm
由于男性的足长比女性的长,踏步宽度要满足大众使用,因此足部尺寸我们取男的18-60岁,且取最高百分位数99,则得到对应足长为272mm ,但有关国家标准公布的人体数据是在裸体或单薄内衣的条件下测得的,测量是不穿鞋的。而设计中所涉及的人体尺寸是在穿衣服、穿鞋条件下的人体尺寸。因此,还应考虑功能修正量Sb (忽略心理修正量)。 因此有:
S = S a + S b
S ---最小功能尺寸 S a ——第a 百分位人体尺寸 S b ——尺寸修正量 S = S a + S b=272+38=310mm
所以踏面最适宜宽度为310mm ,中国成人的水平步距是 620(女)~ 680
(男)。一般认为在人在往上行时,水平步距会减小,且每上升 1mm ,水平步距则减少约 2mm 。因此由踏步计算公式:b +2h =600~ 620mm (b :踏面宽 h :踢面高)得h 为155mm 。也就是说,在踢面为310mm, 踢面为155mm 时,踏步最符合人机要求,不易使人感到疲劳。
6.2.2 休息平台
休息台是在考虑到人体生物力学特征的基础上为缓解人上下楼梯疲劳而设
计的。设立休息台必需要保其不不阻碍人上下楼梯,这就要求休息台的宽度不得小于楼梯宽。 6.2.3 防护栏杆
栏杆是保护行人上下楼梯和通过人行天桥桥面的安全围护构件,其高度正确与否直接关系到行人的安全。因此, 防护栏杆的高度宜为1050mm 。在离地高度小于20m 的平台、通道及作业场所的防护栏杆高度不得低于1000mm ,在离地高度等于或大于20m 高的平台、通道及作业场所的防护栏杆不得低于1200 mm。
图4-3固定式防护栏杆的构成及作用
立柱:栏杆的垂直构件 扶手:固定于立柱上端的水平方向设置的
防护构件。
横杆:固定于立柱中部的连接杆件。 挡板:固定于立柱下部的防护板。
6.2.4 无障碍通道
要想充分发挥晶珠广场人行天桥的作用,就该以人为中心,在设计时考虑在梯道和桥面上设计扶手、盲道,让残疾人士也能顺利通过。城市人行天桥应设坡道和提示盲道,坡道应适合乘轮椅这通行,梯道应适合拄杖者及老人通行,如图 4-5所示。
图6-5无障碍通道
根据我国出台的“城市道路和建筑屋无障碍设计规范”JGJ50-2001, 人行天桥梯道中的扶手高应为850mm ,起点与终点处延伸处应大于等于300mm ,扶手末端应向内拐到墙内,或向下延伸100mm (见图4-6)。
在人行天桥中,距坡道与梯道250mm ~500mm 处应设提示盲道。提示盲道的长度应与坡道、梯道的宽度相对应,提示盲道的宽度为 300mm ~600(图6-7)
七、标志
人行天桥在实现人车分流,解决交通问题的同时,其自身也存在一些不足。如距地面高度不合理易给行车、人群带来不便乃至安全问题,也可能遮挡住一些原来的提醒标志,如红绿灯、路标。这些问题实属正常,是不可避免的,要解决这些人行天桥负面的影响,要求设计者在设计时充分发挥人的主观能动性,变不利为有利。我们可以把原来的红绿灯改在天桥桥面的外边缘上,在桥面上立提醒标志,提醒行人不要往桥下仍杂物,除此之外,还可以把车道提醒标志、限高标志、路标等合理地分布其上或附件。这时就涉及到其分布位置、标志的设计等问题。这就要求我们从安全人机工程学角度出发,考虑人机信息交互运用人的知觉特性及其它相关知识解决好这一问题。
7.1 安全标志的选择
在本课题中,在标志的选择上主要考虑颜色的搭配。由人机工程学只是可知,颜色对比与人眼辨别能力有一定关系。当人们从远处辨别前方的众多不同颜色时,其易于辨别的顺序是:红、绿、黄、白。当两种颜色相配在一起时,易于辨别的顺序是:黄底黑字,黑底白字,蓝底白字,白底黑字。因而,颜色搭配正确与否直接影响人的判断,合理的颜色搭配可以让人在最快时间内做出正确判断,反之,颜色搭配不合理,行人就不能做出有效判断。国标GB 2894-1996>规定,安全标志由安全色、几何图形和图形符号构成,分为禁止标志、警告标志、指令标志、提示标志(见表5-1)
表7-1 安全标志
着色的信号灯是一种是一种指示危险存在的常用方法。一般情况下,信号灯所用的颜色具有指导意义,如表7-2所示:
表7-2信号灯颜色及意义
另外,闪动的灯光可用于引起人们注意,效果比固定灯光更好。在行走中的人是通过其颜色变化来作出通行判断的,因此,其颜色的选择就极为重要。
结合以上要素,我们常用红绿灯来在交通中的指导车辆及行人通行,红灯表示禁止通过,绿灯表示允许通过,黄灯表示稍停且通常是闪烁着的。以下为在人行天桥中常见的标志。
人行天桥 禁止抛物
当心落物 当心滑跌
限高5m 红绿灯
图7-1 几种人行天桥常见标志
7.2 标志的排列
当多个标志一起排列时,合理的排序尤为重要,它能使人在最短时间内做出
正确判断。如路标的布置应尽量靠近目地且箭头方向必须指向实际方向,车道提
醒标志各标志尽量与路面车道相对应等等。由安全人机工程学视觉运动规律可
知,眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而不易疲劳;一般先看到水平方向
的物体,后看到垂直方向的物体。视线的变化习惯从左到右,从上到下和顺时针
方向运动。 因此,标志的排列也要符合上述人的视觉运动规律。
八、 防滑与排水
天桥桥面与梯道有积水是在所难免的,解决的关键是做好排水与防滑措施,
在此次课程设计的人行天桥中,人行天桥并没有加顶棚,更要做好防滑与排水这
两项工作。因此,解决防滑可在桥面设置纵坡与横坡,最小纵坡不宜小于0.5%,
横波采用双向坡,最小坡值采用1%。梯道为防止行人滑跌,踏步面可做1%~
2%横坡。在排水方面,桥面排水可设置地漏,导入落水管,落水管采用隐蔽布
置。
九、问题与建议
1、由于暂无桥位及边坡处的地质资料,对桥梁的下部结构和桥两侧的构筑
物的处理方案可能会有一定的影响;
2、因现阶段为方案设计,未进行现场勘察,边坡的土层分布、地下水深度、
类型等技术指标无法确定,故下阶段设计前应完成勘察工作,提供各土层的相关
设计参数;
3、边坡支护推荐的锚杆+格构梁方案对土层要求较高,如下阶段勘察报告的
土质较差,应重新评估方案的适用性和可行性;
4、由于西侧边坡(即大学路西侧)除第一级边坡部分采用人字骨架+防冲刷
网护坡外,其余边坡均为裸露的土质边坡,且部分边坡较高、较陡,存在安全隐
患;建议对该部分边坡单独委托勘察设计。
参考文献
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[2] 北京市市政工程研究院. 城市人行天桥与人行地道技术规范 1996
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[5] 国家技术监督局. 固定式工业防护栏安全技术条件. 1993
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[8]许克宾 王永和 《桥梁施工》 中国建筑工业出版社