本文转自：iStructure，ID: iStructure2017；作者：顾乐明。
这是一个年初做的人行桥方案。人行桥不大，形式也不复杂，主要跟大家分享结构方案的演进过程。
某项目综合体，三面环水。在河对岸为一开放公园，本文所述人行桥为该综合体中轴线上与开放公园连接的一个重要交通节点。两个圆弧形人行桥与综合体广场和开放公园的下沉广场组成完成的圆，与行云流动的景观设计理念相呼应。
两座人行桥的弧形半径为51m，人行桥一弧长56m，人行桥二弧长57m。
人行桥需保证在汛期下部有2m高、8m宽的通航空间。因此，结构形式基本锁定拱形。
最先想到的是做两榀钢拱支撑桥面板。桥面板为“钢梁+混凝土楼板”结构体系，在钢梁下部分别对应布置一榀钢结构拱，在钢拱和桥面钢梁之间，通过竖腹杆相连。
桥面板为120厚混凝土，钢梁高度350mm，总桥面厚度470mm。两榀拱为203mm直径圆钢组成。
双拱结构体系各项指标均较好。但结构体系比较常规，且不够简洁。桥面板因为功能原因，必然是这么宽。那下面的拱是否可以只是单拱？
桥面板仍为“钢梁+混凝土楼板”结构体系，但只布置一榀钢结构拱，在钢拱和两边的桥面钢梁之间，通过V形腹杆相连。
桥面板为120厚混凝土，总桥面厚度470mm。单个拱为直径500mm的钢管。
若桥的线形为直线，则在竖向荷载作用下，拱和桥面钢梁的内力分布如下图所示。
对于弧线桥，结构除了需承受竖向荷载，同时有向外侧倾覆的趋势。弧线桥在竖向荷载下的内力分布如下所示。拱与桥面两侧钢梁分别形成力矩，抵抗向外侧的倾覆。
该方案第一阶自振频率为1.55Hz，模态为桥面中间的振动。
对于人行桥，这样的自振频率偏小，人走在上面的舒适度会有问题。
为增强桥面板的刚度，采用箱形桥面板的方案，桥面板厚度400mm左右。箱形桥面板之间布置加劲板，沿桥长方向每0.5m一道，沿桥宽方向4等分。
该方案桥面无混凝土楼板，仅预留100mm建筑面层。这种情况下，箱梁相较梁板结构，将为结构提供大得多的刚度。此时，桥面对拱也有稳定作用，拱的直径可以由500mm减小到350mm。
桥面板与堤岸的连接方式有多种。经计算分析，桥面板与堤岸刚接时，第一阶自振频率为2.5Hz；桥面板与堤岸铰接时，第一阶自振频率为2.49Hz；桥面板搁置堤岸上时，第一阶自振频率为1.45Hz。
可见，桥面板与堤岸铰接时，人行桥刚度得到较好保证，同时构造比刚接时要简单。
假设桥面板与堤岸有两个点进行连接，当桥面板与堤岸铰接时，竖向重力荷载（1.3D+1.5L）和水平地震（Eqx）工况下，桥面板的对堤岸的反力均达到1200KN。
该种情况下，需要采取抗拔锚杆或锚在地下室顶板上。这样会增加结构复杂性和相关造价。如何把对外部的需求尽可能内化呢？
通过连杆将拱支座与桥面板端部连接起来，可以将拱的推力与桥面板的拉力进行平衡。拉杆被覆土所覆盖，不影响景观效果。如下图所示。
桥面板的厚度对结构的影响是怎么样的？对比桥面板高度300mm、400mm、500mm。
结果显示，桥面板高度为300mm时，第一阶频率2.15Hz，桥面高度为400mm时，第一阶频率为2.35Hz，桥面高度为500mm时，第一阶频率为2.49Hz。可见，桥面板的高度直接影响了桥面刚度。桥面高度400mm时，人行桥的刚度适中，且基本能满足舒适度要求。如果建成后舒适度不够，可以通过设置TMD来解决。
鉴于混凝土突出的受压性能，混凝土拱壳是肯定是一个不容错过的方案。
桥面板厚度300mm，拱厚度200mm，肋板厚度150mm。第一阶自振模态为2.52Hz，第一阶屈曲模态为8.8倍 DL+LL。
拱桥在恒载下的应力云图如下。楼板拉应力不大，因拱为平面混凝土板，相较于单根钢管，倾覆的趋势大大减弱。基本上D12@100就能抵抗楼板拉力。
考虑到景观效果，进一步减小拱壳的宽度。拱面的宽度减小至2m。
人行桥建筑功能相对简单，结构对形式的影响比较大。因此，当时做了一些方案推敲，与大家分享。希望以后有机会能做一些有意思的人行桥。
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