1、2023 年第 1 期(总第 347 期)黑龙江交通科技HEILONGJIANG JIAOTONG KEJINo1，2023(Sum No347)城市桥梁装配式人行景观栏杆设计封伟，郭强，王虎军(西安市政设计研究院有限公司，陕西 西安710000)摘要:随着国家对装配式建筑结构的推广和人们对于桥梁景观要求的提升，桥梁人行栏杆摆脱了常规保守形式，呈缤纷多样的发展态势。在追求美观性的同时，如何保证人行栏杆的安全性和可装配性成为当前迫切需要解决的难点，因此有必要对城市桥梁人行景观栏杆的设计进行研究。根据当前最新规范并结合 2021 年度陕西省省标办标准图项目 人行道装配式栏杆标准设计，选择一种代表性
2、装配式人行栏杆，对其进行了荷载加载和失效模式判定的分析，并采用 midas Civil 有限元软件建立梁板实体模型，模拟荷载加载模式对其立柱和扶手进行了挠度分析和强度分析，并根据规范对装配式连接部位进行了连接分析。为城市桥梁装配式人行景观栏杆的设计方法和一般设计流程提供了借鉴。关键词:城市桥梁;装配式;人行栏杆;景观;设计中图分类号:U442文献标识码:A文章编号:1008 3383(2023)01 0070 03Design of Assembled Pedestrian Landscape ailings for Urban BridgesFENG Wei，GUO Qiang，WANG H
3、u-jun(Xian Municipal Engineering Design and esearch Institute Co，Ltd，Xian，Shaanxi 710000，China)Abstract:With the promotion of prefabricated building structure by the state and the improvement of peoples requirements for bridgelandscape，the pedestrian railing of bridge has got rid of the conventional
4、 conservative form and presented a colorful and diverse devel-opment trend While pursuing aesthetics，how to ensure the safety and assembly of pedestrian railings has become an urgent difficulty tobe solved Therefore，it is necessary to study the design of pedestrian landscape railings of urban bridge
5、s In this paper，according to thecurrent latest specifications and combined with the standard design of sidewalk fabricated railing，the standard drawing project ofShaanxi provincial standard office in 2021，one representative fabricated pedestrian railings is selected，the load loading and failuremode
6、determination are analyzed，and the beam slab solid model is established by midas Civil finite element software，The deflectionand strength of the column and handrail are analyzed by simulating the load loading mode，and the connection of the fabricated connec-tion parts is analyzed according to the co
7、de It provides a reference for the design method and general design process of assembled pe-destrian landscape railing of urban bridgeKeywords:urban bridges;fabricated;pedestrian railing;scenery;design收稿日期:2022 03 22作者简介:封伟(1990)，男，河北石家庄人，硕士，工程师，研究方向:桥梁设计0引言人行栏杆，是人们十分熟悉的一种建筑设施，有着极其丰富的文化内涵，尤其对于人行景观栏杆
8、，更要赋予美学特性。它产生于汉代，距今已有2000 多年的历史，我们可以从那个时候的一些出土文物中看出栏杆的一些雏形1，近年来，由于不断提高技术水平，引用新材料、新工艺，桥梁建设得到长足的发展，就栏杆而言，在结构型式和材料方面取得了极大的进展，便于装配式安装栏杆的功能美即遵循力学理论，满足于功能需要，使栏杆形式服从功能。栏杆最起码的功能要求 安全性，其次则是它的艺术性2。我国对于景观栏杆的研究多在于其艺术性方面，如同济大学的 城市园林绿地规划 将栏杆现代设计与古典园林精密结合，提出了栏杆设计的准则3;戴慎志等工程师从城市基础设施工程设计方面对城市公园栏杆设计做了一些工程技术方面的探讨4;华南工
9、学院一些教授在 园林建筑设计 一书中也说到景观栏杆设计的材质选择原则首先要以当地建材为主才能做到因地制宜5。对于安全性方面的研究有所欠缺，无法指导设计，对于安全性方面的研究有所欠缺，无法指导设计，而在设计当中，一般只考虑强度因素，忽略栏杆挠度对使用07DOI:10.16402/ki.issn1008-3383.2023.01.020第 1 期封伟，郭强，王虎军:城市桥梁装配式人行景观栏杆设计总第 347 期感受的影响，因此本文根据设计规范，依托陕西省人行栏杆标准图项目对人行栏杆进行详细分析并提出一种化学螺栓加钻尾钉连接的新型装配式连接方式作为借鉴。1设计方法根据城市桥梁设计规范(CJJ 112
10、019)、建筑防护栏杆技术标准(JGJT 4702019)采用midas Civil 有限元软件建立梁板实体模型，模拟荷载加载模式对其立柱和扶手进行了挠度分析和强度分析，根据 钢结构设计规范(GB500172017)对装配式连接部位抗弯剪性能进行了分析。1 1构造要求栏杆除了是一种保护装置外，它还能带来视觉上的安全感。栏杆的高度设计应根据桥梁所处的实际环境结合人的视觉和心理反应做出适宜的选择。当桥下净空较大时，栏杆高度应适当增加1，根据规范要求，人行道或安全带临空侧的栏杆高度不应小于 1 10 m，非机动车道临空侧栏杆高度不应小于 1 40 m。上述栏杆高度为人行道表面至栏杆扶手顶面的距离。栏
11、杆竖直构件间的最大净间距不得大于 110 mm，不宜采用有蹬踏面的结构。栏杆结构及底座设计必须安全可靠6。在设计桥梁人行栏杆时，除应满足受力要求以外，其栏杆造型、色调应与周围环境协调。对重要桥梁宜作景观设计6。当桥梁跨越快速路、城市轨道交通、高速公路、铁路干线等重要交通通道时，桥面人行道栏杆上应加设护网，护网高速不应小于2 m，护网长度宜为下穿道路的宽度并各向路外延长 10 m6。当栏 杆 设 置 照 明 装 置 时，应 有 可 靠 接 地装置6。1 2荷载取值根据 城市桥梁设计规范(CJJ 112019):作用在桥上人行道栏杆扶手上的竖向荷载应为1 2 kN/m;水平荷载应为 2 5 kN/
12、m。两者应分别计算，且不应与其它可变作用叠加。立柱柱顶推力应为扶手水平荷载集度与柱间距的乘积6。荷载工况:人行道栏杆设计荷载:水平推力2 5 kN/m，竖向力 1 2 kN/m。1 3失效模式判定根据 建筑防护栏杆技术标准(JGJT 4702019):防护栏杆立柱顶部在设计荷载作用下位移极限值应取 30 mm，扶手挠度限值应为扶手长度的1/2507。由于立柱的变形会带动扶手，因此扶手的变形理论上大于立柱变形，为了保证行人的安全性，扶手和立柱的变形限值均取 30 mm。2依托项目依托项目为 2021 年陕西省建筑标准设计项目人行道装配式栏杆标准设计，选用本标准图集一种代表性人行道装配式栏杆装配式
13、钢质波浪形人行栏杆进行分析。该钢质栏杆扶手和椭圆套管采用铝合金材料，栏板与立柱采用 Q235B 型钢，立柱根据受力(上小下大)采用变截面工字型截面，扶手采用椭圆130 mm 80 mm 6 mm 截面，上下横杆采用50 mm30 mm 3 mm 矩形钢管，竖管采用折线形 20 mm20 mm 2 mm 矩形钢管，椭圆扶手内采用 LED成像灯。2 1强度及挠度计算栏杆扶手和椭圆套管采用 6063 T5 铝合金材料，根据铝合金结构设计规范(GB 504292007)，其抗拉、抗压和抗弯强度设计值为 90 MPa，抗剪强度设计值为 55 MPa;栏板与立柱采用 Q235B型钢，根据 公路钢结构桥梁设
14、计规范(JTG D642015)，其抗拉、抗压、抗弯强度为 190 MPa。由于是装配式栏杆，按每个栏杆节间装配，因此采用简支计算。采用 midas Civil 有限元软件建立3 个节段，全桥共744 个梁单元，释放立柱与扶手的弯矩约束(模拟简支约束)，立柱底部采用固结约束，栏板构件采用共节点连接。立柱采用变截面工字型截面，Q235 钢材;扶手采用椭圆形截面，铝合金 6063 T5 材料;栏板采用型钢截面，Q235 钢材，完成有限元模型的建立。由于规范要求人行道栏杆设计荷载:水平推力2 5 kN/m，竖向力 1 2 kN/m，且对于水平荷载和竖向荷载应分别计算，与其他可变作用不能叠加，因此只需
15、分别考虑这两种荷载与栏杆自重分别进行荷载组合即可。因此，设置两种工况:工况一:1 2自重+1 0 水平荷载;工况二:1 2 自重+1 0 竖向荷载。表 1各个工况计算结果工况立柱最不利承载力验算扶手最不利承载力验算最大应力/MPa最大位移/mm最大应力/MPa最大位移mm一4992 42253 1二7 60 1420 9在工况一作用下，该装配式人行栏杆的立柱最大应力存在于立柱底部，为49 9 190 MPa，扶手最大应力存在于扶手中部，为 22 5 90 MPa;在工况二作用下，最大应力存在于扶手中部，为 17 4 90 MPa，满足规范要求。17总第 347 期黑龙江交通科技第 1 期在工况
16、一作用下，该装配式人行栏杆的最大变形存在于扶手中部，为3 1 30 mm;在工况二作用下，最大挠度存在于立柱中部，为 0 9 mm L/250(L=2 000 mm)=8 mm，满足规范要求。综上所述，人行栏杆满足强度验算和挠度验算。2 2装配式连接及局部连接计算(1)装配式连接方式传统的钢质人行栏杆立柱与基础、栏板与立柱间连接采用现场焊接，由于焊接产生温度应力产生人行栏杆不易安装或安装效果差等弊端，现场装配式连接成为当下主要的连接方式。针对铝合金栏杆的材质特性，栏杆各个构件可采用钻尾钉(稍大构件间)或自攻钉连接(小构件间)，立柱与基础可采用化学螺栓提前将连接件固定，立柱和各个构件可通过连接螺栓或钻尾钉连接。对于栏板版面，竖杆与横杆的连接可采用钻尾钉完成。对于受力较大位置采用普通螺栓连接。完成装配化连接。(2)局部连接计算该装配式人行栏杆立柱底部采用 5 8 级 M16190 mm 化学螺栓连接，连接大样如图 1 所示。图 1立柱底部化学螺栓连接大样图(单位:mm)设计抗力化学螺栓均采用镀 锌 螺 杆 5 8 级 M16 190 mm，单个螺栓设计拉力为28 9 kN，设计剪力为35