荷麻溪特大橋橋型結(jié)構(gòu)景觀設(shè)計研究

唐 嬌

1 概述

橋梁是人類的重要建筑之一，其結(jié)構(gòu)特征與周圍景觀環(huán)境、地景相伴相生。高速公路橋梁結(jié)構(gòu)景觀設(shè)計與其他建筑結(jié)構(gòu)景觀存在明顯差異，由于沿線地形復(fù)雜，地貌特征變化多樣，造成了高速公路橋梁結(jié)構(gòu)對周圍景觀的適應(yīng)性相對更強(qiáng)，成為高速公路上獨具特色的建筑“藝術(shù)品”。

本文結(jié)合廣東省江(門)珠(海)高速公路地標(biāo)性建筑荷麻溪特大橋設(shè)計，對該橋梁從結(jié)構(gòu)功能、景觀環(huán)境角度進(jìn)行研究，針對當(dāng)?shù)貙嶋H環(huán)境采用不同橋型進(jìn)行對比分析，提出合適橋型。

2 工程概況

2.1 荷麻溪特大橋橋址環(huán)境[1]

江(門)珠(海)高速公路是銜接廣東省江門市與珠海特區(qū)的重要通道，全長約53 km，途經(jīng)珠海市斗門區(qū)境內(nèi)。珠海市斗門區(qū)位于廣東省珠江三角洲西南端，瀕臨南海，區(qū)內(nèi)河道縱橫交錯，密如蛛網(wǎng)，有磨刀門、雞啼門、虎跳門三大主要出海主干水道及荷麻溪、澇澇溪等7條分流水道。其中，荷麻溪分流水道起于廣東省新會市，國家Ⅰ級航道，在斗門區(qū)境內(nèi)該河段長6.91 km，河道彎曲系數(shù)為1.00，河槽深-4.2 m～-6.8 m，河面寬 228 m～335 m，河口強(qiáng)徑流弱湖型潮汐水道，潮位每天兩次漲落，為混合型不規(guī)則半日潮，受河流徑流、潮汐、人工圍墾和多股外海通道影響，形成了多口門、多流路、多匯潮的復(fù)雜水文情勢。

荷麻溪特大橋橋址位于珠海市斗門區(qū)上橫鎮(zhèn)光明村與福安村之間，跨越荷麻溪分流水道，橋位屬河口平原地貌單元，兩岸地形平坦開闊，多為魚塘和耕地，地面高程0.8 m～4.1 m。河面標(biāo)高0.5 m～2.1 m，潮差 1.5 m。結(jié)合詳勘地質(zhì)鉆孔資料，橋位地層由第四系覆蓋層、下伏白堊系上統(tǒng)基巖兩部分構(gòu)成，無其他不良地質(zhì)現(xiàn)象，是理想建橋地址。

2.2 荷麻溪特大橋設(shè)計主要具體技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1)公路等級:雙向四車道高速公路;2)計算行車速度:120 km/h;3)荷載等級:汽車—超20級，掛車—120;4)橋面寬度:總寬 26 m;5)風(fēng)荷載:基本風(fēng)壓1 200 Pa，極大風(fēng)速 60 m/s;6)地震:地震基本烈度7度;7)最高通航水位:采用20年一遇水位，最高通航水位為3.09 m;8)通航要求:荷麻溪分流水道屬國家Ⅰ級航道，主孔通航3 000 t級海輪，凈寬不小于180 m，通航凈空不小于22 m，上底寬不小于150m，側(cè)高不小于8 m;9)橋梁縱坡:不大于4%;橫坡:2%。

2.3 主橋橋型構(gòu)思原則

橋型方案滿足大橋使用功能及橋梁景觀效果，使該橋成為江(門)珠(海)高速公路地標(biāo);橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計在穩(wěn)妥可靠基礎(chǔ)上追求技術(shù)先進(jìn)，采用成熟的技術(shù)方案，以節(jié)約投資，做到經(jīng)濟(jì)實用、施工方便快捷。

3 荷麻溪特大橋橋型方案結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)當(dāng)前國內(nèi)公路橋梁的設(shè)計、施工水平，主跨凈寬大于180 m橋型結(jié)構(gòu)主要采用拱式結(jié)構(gòu)、斜拉橋、懸索橋和部分斜拉橋等組合體系?？紤]橋梁結(jié)構(gòu)布置、施工、航道中心和堤防等，橋型結(jié)構(gòu)設(shè)計擬定了部分斜拉橋、斜拉橋、鋼管混凝土拱橋三種對比方案。

部分斜拉橋結(jié)構(gòu):是介于連續(xù)梁(或連續(xù)剛構(gòu))與斜拉橋之間的一種橋型，兼容了連續(xù)梁橋及斜拉橋的結(jié)構(gòu)優(yōu)點，較適合跨度為100 m～250 m。與連續(xù)梁橋相比，部分斜拉橋型結(jié)構(gòu)能減少梁體受力、降低梁高，減少梁體自重及基礎(chǔ)工程量;與單一斜拉橋相比，部分斜拉橋的斜拉索表現(xiàn)為連續(xù)梁的體外索，拉索主要承受恒載，抗疲勞性能較強(qiáng)，容許應(yīng)力較高，同時，塔的主要作用是增大預(yù)應(yīng)力偏心距，充分發(fā)揮斜拉索效能，且塔高較小，為常規(guī)斜拉橋的一半以下。自從2001年我國首次建成了主跨132 m的漳州戰(zhàn)備大橋以來，部分斜拉橋型因經(jīng)濟(jì)、適用、美觀而受到廣泛關(guān)注，目前國內(nèi)有多座部分斜拉橋型正處于施工中;結(jié)合主孔跨度及體系受力，主橋橋跨布置為:(120+230+120)m，總長470 m。

斜拉橋結(jié)構(gòu):采用縱向半飄浮體系，主梁為預(yù)應(yīng)力混凝土箱形結(jié)構(gòu)，國內(nèi)近年來建成通車類似結(jié)構(gòu)橋型有番禺大橋、荊沙長江大橋、鄂黃長江大橋、?？谑兰o(jì)大橋等，設(shè)計、施工經(jīng)驗成熟，主橋橋跨布置為:(105+230+105)m，總長440 m。

表1 不同橋型方案比較表

鋼管混凝土拱橋:采用預(yù)制π形梁，主墩與拱腳固結(jié)形式。方案邊墩采用分離式框架墩結(jié)構(gòu)，拱肋為全橋主要受力構(gòu)件，主跨拱肋為空間桁架結(jié)構(gòu)，拱肋上、下弦及腹桿由鋼管組成，且上、下弦桿內(nèi)充填C50微膨脹混凝土，其余桿件均為空鋼管，鋼材材質(zhì)Q345C。結(jié)合橋型體系受力，主橋橋跨布置為:(50+230+50)m，總長330 m。各橋型方案詳細(xì)對比見表1。

結(jié)合以上分析，從橋型結(jié)構(gòu)形式上看，荷麻溪特大橋采用部分斜拉橋性價比最高。

4 荷麻溪特大橋橋型環(huán)境景觀設(shè)計

結(jié)合各橋型結(jié)構(gòu)特點具體分析景觀構(gòu)圖[4]:部分斜拉橋型體量相對最小，跨度大、梁體較薄、橋墩較低且柔(雙薄壁墩)、橋上雙塔柱豎直、低小，遠(yuǎn)觀不加大輪廓構(gòu)圖體量，近看不壓抑橋面空間，透視效果較好;斜拉橋型，橋身造型優(yōu)美，橋塔雄偉挺拔，梁體輕盈飄逸，但構(gòu)圖中，高聳的橋塔刺破了連綿山巒柔和的天際線，密集的斜拉索壓縮了橋面空間，粗壯的橋墩給人感覺是剛性有余但柔性不足;鋼管混凝土拱橋型，盡管本身造型美觀，但由于跨度大，構(gòu)件多、雜，外觀較顯凌亂，拱體沉穩(wěn)有余但活力不足。在與橋位周圍局部環(huán)境景觀進(jìn)行復(fù)合上，由于荷麻溪特大橋橋位上游600 m處已建成了連接S312省道跨越荷麻溪的橫坑大橋(連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)橋型)，這使得荷麻溪特大橋建造后，其視覺景觀效果需重新表達(dá)。比較以上三種橋型，部分斜拉橋型最能融合該處景觀，可使地標(biāo)效應(yīng)充分體現(xiàn)。

5 荷麻溪特大橋橋型選擇

綜合以上荷麻溪特大橋結(jié)構(gòu)及景觀設(shè)計對比分析，部分斜拉橋方案作為最優(yōu)方案而勝出，并于2007年5月建成通車。圖1，圖2分別為從不同角度拍攝建成后的荷麻溪特大橋結(jié)構(gòu)景觀圖。

從實際圖上可以看出，荷麻溪特大橋部分斜拉橋型充分地融入了其周圍景觀環(huán)境中，大橋適度張揚的個性及索、矮塔與兩岸環(huán)境景觀融為一體;流暢輕巧、簡潔明快的橋體構(gòu)造，拓展了橋梁景觀的表達(dá)方式;稀疏、變化的體外索展現(xiàn)了橋體的節(jié)奏和韻律，充分表現(xiàn)了荷麻溪特大橋的活力和時代特征。

6 結(jié)語

橋梁方案的對比設(shè)計，這對橋梁結(jié)構(gòu)功能、景觀環(huán)境品質(zhì)提出了更高要求，使得橋梁在滿足使用功能的同時也充分彰顯個性。高速公路沿線及橋址周圍多變的環(huán)境，更為橋型選擇設(shè)計提供了廣闊的空間。因此，高速公路橋梁設(shè)計在滿足結(jié)構(gòu)適用性的同時要加強(qiáng)橋梁景觀設(shè)計等的綜合利用，以實現(xiàn)橋梁的使用功能與高速公路沿線景觀環(huán)境最完美的結(jié)合。

[1] 鐵道第四勘察設(shè)計院.江門—珠海高速公路兩階段施工圖設(shè)計[Z]，2003.

[2] 馬蓓蓓.淺談賦予橋梁美學(xué)景觀[J].黑龍江交通科技，2005(10):56-57.

[3] 范立礎(chǔ).橋梁工程(上)[M].北京:人民交通出版社，2004.

[4] 唐 嬌.高速公路橋梁景觀設(shè)計研究[J].山西建筑，2009(28):333-334.

[5] 戴昌林.山區(qū)高速公路橋梁形式選擇[J].山西建筑，2008，34(4):312-313.