葉明月 董桔燦

(深圳市市政設(shè)計研究院有限公司 廣東深圳 518029)

0 引言

優(yōu)秀的橋梁設(shè)計產(chǎn)品離不開合理適宜的方案比選工作[1]，景觀橋梁除了實現(xiàn)基本交通功能，同時具備彰顯文化、提升景觀功能[2]。景觀效果實現(xiàn)途徑可以通過橋梁結(jié)構(gòu)裝飾或者結(jié)構(gòu)形式創(chuàng)新兩種方式[3]，不同的方式可能采取不同的材料和結(jié)構(gòu)形式，其造價也不同。通過方案比選，往往能針對關(guān)鍵因素進(jìn)行深入分析，得到比較清晰的對比結(jié)果，對實現(xiàn)橋梁設(shè)計目標(biāo)具有指導(dǎo)意義。而景觀橋梁文化功能的實現(xiàn)要結(jié)合具體情況，總的來說在景觀橋梁方案比選過程中需要綜合考慮橋梁設(shè)計需求、安全、經(jīng)濟(jì)、景觀、文化、技術(shù)等多個因素。本文以某校園景觀橋設(shè)計方案比選為例分享校園橋梁設(shè)計方案思考。

1 工程概況

擬建橋梁落地在金井鎮(zhèn)晉南水城區(qū)域內(nèi)，晉南水城占地413.33 hm2，校區(qū)依山傍海，與金門隔海相望，環(huán)境優(yōu)美、交通便利，規(guī)劃建成集科技、文化、教育、商貿(mào)及商住于一體的宜居城市綜合體,如圖1所示。場地寬約30 m～100 m，場地西側(cè)400 m外為內(nèi)海，內(nèi)地表水與內(nèi)海相通，受海水漲落影響明顯，地下水主要為第四系孔隙水、風(fēng)化帶網(wǎng)狀孔隙裂隙水，上部局部為上層滯水。橋梁跨河連接北側(cè)教學(xué)區(qū)、圖書館和南側(cè)規(guī)劃書院。橋梁可供莘莘學(xué)子休閑散步，相應(yīng)的配套可供休憩，方便進(jìn)出游覽，也能滿足不同的交通需求。同時橋梁坐落在書院入口廣場，濱水空間充足，配合周邊建筑朝向，景觀視野與校園景觀軸相呼應(yīng)。順應(yīng)水岸和山勢，因地制宜，與兩院沿湖公共建筑遙相呼應(yīng)，為園區(qū)重要的景觀節(jié)點。

圖1 橋梁周邊環(huán)境

2 橋型方案構(gòu)思與分析

橋選型主要提升校園景觀特點，展示校園文化特色，實現(xiàn)景觀與文化相結(jié)合的特色橋梁。結(jié)合橋梁特點及現(xiàn)場條件要求，從以下三方面考慮方案：

(1)歷史文化：閩南地區(qū)一直有建設(shè)拱橋的傳統(tǒng)，最早連接晉江和泉州城區(qū)的泉州大橋，現(xiàn)在連接泉州和晉江的主要交通樞紐的田安大橋，均為上承式拱橋，本次設(shè)計思路也主要參考該種結(jié)構(gòu)橋型，以貼合區(qū)域文化的需要。

(2)整體布局：該橋位于校園禮儀軸和生活服務(wù)軸之間，貼合風(fēng)水，水景視線近端為橋和湖面，水景視線遠(yuǎn)端為圍頭半島海灣和沙堤，視覺上具有一致性，橋梁設(shè)計考慮緩和的曲線形態(tài)融為一體。山景主要為規(guī)劃書院后的現(xiàn)狀山體，與設(shè)計橋面標(biāo)高高差約15 m，山脊線、橋位線、天際線和諧統(tǒng)一，共同構(gòu)成景觀亮點。

(3)學(xué)科特色：設(shè)計方向考慮與其校區(qū)總校區(qū)內(nèi)橋梁結(jié)構(gòu)體系一脈相承，體現(xiàn)學(xué)校橋梁結(jié)構(gòu)鮮明的學(xué)科特色，目前校區(qū)內(nèi)有鋼管混凝土懸?guī)Ч皹蚣癠HPC混凝土拱橋，同時結(jié)合學(xué)校師生的研究成果，本次設(shè)計考慮采用類似結(jié)構(gòu)。

3 橋型方案比選

(1)UHPC連續(xù)懸?guī)Ч皹?/p>

結(jié)合拱橋和懸?guī)蚋髯詢?yōu)點，同時充分利用UHPC抗壓強(qiáng)度高的特性，考慮采用拱結(jié)構(gòu)和懸?guī)ЫY(jié)構(gòu)結(jié)合起來的新體系。如圖2所示，橋梁主跨104 m，按照三跨(30+36+30)布置，橋面板高0.08 m～0.15 m，拱肋厚0.25 m～0.35 m，橋?qū)?.0 m，最大縱坡控制在8%以內(nèi)，橋下凈空高度按>2.5 m考慮，合理的坡度與凈空設(shè)計保證了行車安全。其中懸?guī)ЫY(jié)構(gòu)由拱支撐，結(jié)構(gòu)形成一個自錨體系，懸?guī)ЫY(jié)構(gòu)產(chǎn)生的水平力通過混凝土斜撐傳遞到基礎(chǔ)，分擔(dān)一部分拱的水平分力[4]，相較傳統(tǒng)拱橋結(jié)構(gòu)更顯輕盈飄逸。

配合橋梁設(shè)計主題，橋梁整體設(shè)計為蜿蜒的波浪線形，與校區(qū)整體景觀及天際線協(xié)調(diào)，拱座和橋臺不規(guī)則的菱形方塊增加力感的同時保證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。兩側(cè)與步道順接，同時配合輕巧的懸?guī)蛎姘?，發(fā)揮了材料優(yōu)勢特性[5]，彰顯了學(xué)校研究成果，融入兩岸公建景觀，成為校區(qū)景觀設(shè)計一個重要節(jié)點。

(2)UHPC橋面波形鋼腹板連續(xù)梁橋

結(jié)合波形鋼腹板結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、自重輕、跨越能力強(qiáng)的特點，考慮主結(jié)構(gòu)采用鋼-混凝土組合橋波形鋼腹板的結(jié)構(gòu)設(shè)計。如圖3所示，橋梁主跨100 m，按照三跨(30+36+30)布置，橋?qū)?.0 m，橋面縱坡控制在合理范圍內(nèi)，保證行走跟通車的順暢。橋下凈空高度按>2.5 m考慮。其中結(jié)構(gòu)由兩片波形鋼腹板支承上部橋面板，呈三角形布置在單鋼管混凝土懸桿上。

波形鋼腹板模仿閩南傳統(tǒng)紅厝的形狀，配合紡錘形的橋墩，形成“千丈虹橋望入微，天光云影共樓飛”的景觀效果。配色與校區(qū)樓宇和諧統(tǒng)一，延續(xù)校區(qū)景觀的一致性，磚紅色的波形鋼腹板像一座閩南傳統(tǒng)石厝巷子一樣架在南北兩岸之間，形成鮮明地標(biāo)性景點。兩側(cè)與步道順接，保證兩側(cè)人行道流暢，其獨特顏色給校園賦予了鮮明的地方文化特色。

(3)五孔鋼筋混凝土連續(xù)拱橋

本方案采用簡潔的五孔連續(xù)鋼筋混凝土拱橋結(jié)構(gòu)，主要利用拱的作用通過水平推力把原本由荷載產(chǎn)生的彎矩應(yīng)力變成壓應(yīng)力或者大部分轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力，充分利用混凝土材料的抗壓性能。如圖4所示，橋梁主跨99 m，按照五跨(15+20+25+20+15)布置，拱圈厚度0.5 m，橋?qū)?.0 m，橋下凈空高度按>2.5 m考慮。拱橋采用的是傳統(tǒng)拱橋形式，發(fā)揮了拱橋耐久性好，養(yǎng)護(hù)、維護(hù)費(fèi)用低的特點。

橋梁簡潔形態(tài)給人一種清新感覺，橋梁曲線與環(huán)境融為一體，配合仿石材貼面，打造橋型景觀。橋梁立面、山脊線、天際線和諧統(tǒng)一，共同構(gòu)成景觀亮點。兩側(cè)與步道順接，拱橋在水中的倒影像五連環(huán)一般美麗。不遠(yuǎn)處鐫刻著“明德至誠，博學(xué)遠(yuǎn)志”校訓(xùn)的校園塔佇立在園區(qū)內(nèi)，目睹了園區(qū)日新月異的發(fā)展歷程，彰顯了校園的文化。

如表1所示，綜合比較3個方案，在方案設(shè)計過程中都重點考慮了景觀效果，不斷地將橋梁與環(huán)境進(jìn)行協(xié)調(diào)，其中UHPC連續(xù)懸?guī)Ч皹蛟诎l(fā)揮UHPC材料性能的基礎(chǔ)上，以懸?guī)У娘L(fēng)格賦予橋梁輕盈形態(tài)，與周邊環(huán)境完美融合，整體提升了校園景觀效果，在景觀效果方面表現(xiàn)最出色。

其次，3種方案的上部結(jié)構(gòu)都是采用鋼管樁貝雷梁支架施工[6]，鋼管樁作支架立柱，有效克服了水流的影響，其中方案2的波形鋼腹板需要通過吊裝拼裝施工，并且波形鋼腹板的生產(chǎn)需要找專業(yè)廠家，一定程度增加了施工難度。方案1拱圈施工會存在一些難度，但是學(xué)校通過科研已經(jīng)取得了這方面的技術(shù)成果，項目的實施推動了科研成果的落地，彰顯了學(xué)校的學(xué)科特色。從技術(shù)實施及結(jié)構(gòu)特點比較，方案1具有更大的意義及價值。

從造價方面比較，方案2>方案1>方案3，方案2的波形鋼腹板需要專業(yè)廠家制造、運(yùn)輸及拼裝，增加了相關(guān)費(fèi)用，方案3施工簡單、工法成熟，造價最低，方案1采用的UHPC材料價格相對貴一點，但是總體在可接受范圍內(nèi)。

綜合以上對比，綜合結(jié)構(gòu)特點、施工、景觀、文化、造價等因素，推薦方案1。

表1 橋梁方案比較表

4 結(jié)論

橋梁設(shè)計需要兼顧安全、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)及景觀等要求，針對本文分析的金溪橋是一座校園景觀橋梁，在其方案設(shè)計過程中充分考慮了結(jié)構(gòu)、文化及景觀比選，主要有以下幾點體會：

(1)校區(qū)景觀橋梁需要反映地域文化、學(xué)科特色、結(jié)構(gòu)安全、景觀等多個因素，合理適宜的橋型對于提升校園景觀，彰顯學(xué)科特色具有重要的意義。

(2)對于UHPC材料在橋梁設(shè)計中的應(yīng)用應(yīng)該發(fā)揮其抗壓性能優(yōu)越、強(qiáng)度高的特點，打造輕盈態(tài)橋梁結(jié)構(gòu)。

(3)橋梁方案設(shè)計時就需要考慮結(jié)構(gòu)安全、可實施性，要保證項目可以順利的實施，達(dá)到預(yù)期效果。