弗吉尼亚州鲍尔斯顿四分卫步行道

“跨中的交叉段创造性地解决了相连建筑之间入口不正对的问题。而空心钢管框架是能够抵抗由于这种创新桥梁设计带来的复杂受力的理想选择。最终打造了一个如同雕塑般的天桥实体，无论从外部还是内部看都是极具魅力的。”

——Stephanie Hautzinger

弗吉尼亚州阿灵顿市繁华的、不断扩大的市中心鲍尔斯顿区正在实施鲍尔斯顿区人行天桥工程。这座桥将鲍尔斯顿购物中心与穿过威尔逊大道主要通道的停车场相连。鲍尔斯顿四分卫步行道意在成为一个标志性的结构，同时又能够完美地融入弗吉尼亚州阿灵顿的周边街景中。该设计以一个直接的几何通道为特征，其步道的偏心结构在墙体和屋面之间摆动。组成该结构的线条以及走道透明的玻璃面板都吸引着用户，让人们在线与面超然存在的探索中感受到了最小的空间封闭感。这种平面上的汇集、融合转变了行人的过街体验，建立了独特的观景廊，也使得用户在从私人空间移动到公共空间时既可以观察别人也成为了被观察的对象。除此之外，鲍尔斯顿四分卫步行道提供了一个直达首都华盛顿地铁系统的通道，让各种年纪和身体状况的人都可以搭乘公共交通。

钢框架结构的鲍尔斯顿四分卫步行道设计始于对各种布置方式以及结构选型的考察，要考虑如何实现穿过威尔逊大道以及其连接南北两侧两栋建筑的方式。进入建筑的入口大约有155ft.（47.24m）的距离且彼此相互偏离，不正对。该步行道设计的主要目标就是要避免通道的轴线和威尔逊大道之间形成明显的角度。因此，该过街通道需要在跨中设置一个转换段。这个概念从一开始就是要用玻璃将过街通道围合起来，并且尽可能地将结构外露。设计团队最终决定采用空心钢管截面来制作过街通道的上部结构，既考虑到其美学表现力，也考虑到其除了负担重力荷载之外能够抵抗复杂扭转、剪切和弯曲应力的能力。

该项目场地位于弗吉尼亚州阿灵顿县最繁忙的街道之一，在早期，阿灵顿县有关于建造任何封闭交通车道的重大限令，这从实际上就排除了在现场建造步行道的可能性，由于步行道附近没有搁放区，这也给该项目的建造带来了极大的挑战。这些条件都要求设计和施工团队要能给出一个方案，能让步道在进行加工、拆分之后运输到两个街区之外的一个关闭的公园绿地处，然后再重新进行组装，作为一个整体通过路面交通运输到施工现场。

步道北侧的航站楼建筑还面临着其他挑战。该建筑有若干层地下停车场，一个成功的设计方案要求步道对该建筑的基础墙不产生任何土压力并且该结构方案还要求步道不得对相邻的两栋结构施加任何外荷载。为周边大多数建筑提供电力的地下电力管道组也限制了基础系统的布置和设计。放置在混凝土桥墩上的钢框架结构是能够满足这个项目要求的唯一选择，使得步道悬挑到原有建筑上，几乎不产生附加荷载，还保持了必要的刚度，从而尽量减小行人在穿过步道时产生的变形和晃动。

这个155ft.（47.24m）长的步道的伸缩和变形也是设计需要考虑的问题。在支座位置进行螺栓最终拧紧时的计算理想环境温度为70°F（21℃），这是在钢框架结构吊装之后的几个星期后进行的，这时，将支座处所有的螺栓进行拧紧和焊接。然后进行混凝土桥面板的浇筑并对钢框架结构的变形进行监测。发现最终监测得到的变形值和设计计算值吻合良好。再接下来就是建筑、机械、电力项目的施工，从而使得这个标志性的过街步道呈现出其最后的模样。

studioTECHNE建筑事务所通过定义主要几何节点的三维坐标建立了上部结构的初步形状。这个几何体要承受由于重力荷载、风荷载以及地震作用产生的较大的整体弯矩、剪力、扭矩作用，必须要保证每根构件都能安全承载。

设计中尽量减小步道的整体变形，从而为下方威尔逊大道的通行车辆留出尽可能高的净空。非比寻常的大面积过街通道以及预期的大流量过街人群使得有必要尽量减小整个步道上部结构桥面板的可感知振动以及风致侧向变形。4个倾斜的混凝土桥墩给上部结构施加了一些附加反力，同时也将一些反力传递给上部结构，需要在桥墩和上部结构之间采用固定连接节点。另外，在同样的连接节点处也需要能够抵抗热胀冷缩带来的内力。设计了一个“脊骨”作为主要支撑单元，在上部结构的北侧和南侧之间沿直线布置，也是整个结构最大的钢结构单元。若干其他重要单元都连接在这个“脊骨”上。桥面结构由沿着桥面两边的宽翼缘主梁以及和压型钢板组合楼板共同作用的次梁组成。桥面结构被设计成一个从一侧到另一侧的横隔板跨，可以抵抗除了重力荷载之外的所有侧向风荷载、地震作用以及相应的扭转应力、剪应力和弯曲应力。

设计了多个矩形刚性框架来提供所需的上部结构横截面侧向稳定性。屋面结构由空心钢管、宽翼缘檩条以及角钢交叉支撑组成，作为一个附加隔板来保持屋面的水平稳定性和平衡侧向荷载。两根宽翼缘边缘大梁是用在桥面板的纵向方向抵抗温度和地震作用的。上部结构的大尺寸需要采用螺栓抗弯连接来拼装带有圆形钢板的组件。

为了加快已加工完的桥梁组件的运输和安装工作，采用激光雷达扫描技术对整个场地进行数字化扫描，得到了已有场地条件的三维模型。这个做法使得项目团队可以进行一些提升和就位场景的测试，通过这些测试，可以确保整个重140t的结构的一次性提升和就位工作得以顺利完成。设计团队提供了一个完整的结构三维模型，施工团队可以借助该模型来进行复杂的计算机仿真，进而测试一系列在放置桥面步道时可能出现的到达角、倾斜和摇摆，最终采用了一部起重机来完成整个提升过程。

钢结构加工商Crystal 钢结构加工公司在其工厂内进行了整个桥面步道的组装，对桥梁进行了扫描以确保控制点的允许误差满足所需要求。然后对桥梁进行拆分，运送到现场，在距离施工现场两个街区的位置对桥梁进行重新组装。安装人员得到了拼装段的重心计算位置，可用于进行适当的吊装和就位作业。振动和变形传感器被安装在步道上，可用于监测其变形，而桥梁步道被放置在拖车上运至最终的施工位置。由于高精度的计划和加工，提升就位工作如预期达成，桥面步道和支承板组件实现了完美对齐。

业主：

Brookfield开发公司，华盛顿特区

总承包商：

Clark建筑公司，贝塞斯达，马里兰州

建筑设计：

studioTECHNE建筑事务所，克利夫兰，俄亥俄州

结构设计：

Peller设计事务所，韦斯特莱克，俄亥俄州

钢结构加工：

Crystal 钢结构加工公司，阿灵顿，田纳西州

钢结构详图：

Crystal 钢结构加工公司，阿灵顿，田纳西州