天津地鐵3號線高架橋梁橋型設(shè)計(jì)

張四國

(天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津 300051)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，城市交通壓力日趨增加，作為公共交通方式的軌道交通得到迅速發(fā)展，軌道高架橋梁日益增加，人們在享受快捷便利交通的同時(shí)，對交通設(shè)施的審美期望也逐漸提高，要求城市的交通結(jié)構(gòu)能夠與城市建筑融為一體，以提升城市的整體景觀形象，這體現(xiàn)了人們在基本滿足物質(zhì)文明需求的基礎(chǔ)上，對精神文明的追求。天津地鐵3號線工程北高架橋沿津圍快速路中央分隔帶展線，作為城市景觀的一部分，要求橋梁結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)在貫徹工程性能良好、經(jīng)濟(jì)安全合理、滿足交通功能總體要求的基礎(chǔ)上，注重橋梁結(jié)構(gòu)的美觀，以做到技術(shù)與藝術(shù)的完美統(tǒng)一，充分體現(xiàn)以人為本的設(shè)計(jì)理念。

本文以天津地鐵3號線北高架橋工程為依托，針對橋梁跨徑布置、橋型選擇、景觀設(shè)計(jì)等多方面進(jìn)行分析、論證，并指導(dǎo)相關(guān)工程設(shè)計(jì)。

1 標(biāo)準(zhǔn)梁梁型比選

1.1 橋梁的跨徑

對于長距離的高架橋，從景觀上考慮，應(yīng)盡量采用等跨等高度梁，使空間上的視覺效果具有均勻的連續(xù)性。橋梁跨徑的選擇，對高架橋的景觀和結(jié)構(gòu)是否影響很大，根據(jù)擬采用的結(jié)構(gòu)形式并結(jié)合周圍環(huán)境和工程地質(zhì)條件，從景觀、經(jīng)濟(jì)和施工技術(shù)等各方面綜合考慮確定?？鐝竭^小，橋墩過多既影響景觀，又影響施工速度;跨徑過大，梁高的增加將較為明顯，同時(shí)施工難度也相應(yīng)增大。根據(jù)國內(nèi)已建成的軌道橋梁，對不同梁型不同跨徑的比較，城市長距離高架橋的經(jīng)濟(jì)跨徑為20 m～30 m。

天津地鐵3號線工程北高架位于津圍公路中央分隔帶內(nèi)，景觀效果尤為重要。本線高架橋絕大多數(shù)墩柱墩頂至地面高度在8 m～10 m，30 m橋梁跨度與橋梁建筑高度較為匹配，橋梁的景觀效果相對較好?？紤]以上因素，區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)梁跨度推薦采用30 m。

1.2 橋梁的結(jié)構(gòu)體系

上部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系既可以采用簡支體系，亦可采用連續(xù)體系。簡支體系結(jié)構(gòu)簡單，受力明確，上部結(jié)構(gòu)受基礎(chǔ)的不均勻沉降影響最小，支座一般布置為一端固定，一端活動，各墩受力均勻。容易做到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、制造工廠化、施工機(jī)械化，安裝架設(shè)方便，施工速度較快，多為中小跨度橋梁采用。但需較大制梁場，運(yùn)梁設(shè)備。本項(xiàng)目位于建成區(qū)，制梁場地受限，津圍公路交通繁忙，運(yùn)梁難度較大。

連續(xù)體系為超靜定體系，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)剛度大，變形小，動力性能好，車輛運(yùn)行平順，有利于改善行車條件，減小列車運(yùn)行產(chǎn)生的噪聲和振動，采用支架施工，施工方法簡單。但材料用量較大，整體造價(jià)偏高。

綜合考慮以上因素，區(qū)間高架橋的標(biāo)準(zhǔn)跨推薦采用連續(xù)結(jié)構(gòu)體系。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)梁結(jié)構(gòu)形式

目前，在國內(nèi)各城市已建成和在建的城市軌道交通高架區(qū)間橋梁中，梁的截面形式主要有箱形梁，Ⅰ形組合梁與U形梁，如表1所示。

表1 國內(nèi)主要軌道橋梁梁型一覽表

由表1可知，在國內(nèi)各城市已建成和在建的城市軌道交通高架區(qū)間橋梁中，梁的截面形式絕大多數(shù)采用了箱形梁，Ⅰ形組合梁與U形梁用得相對較少，連續(xù)體系均為箱形截面。

箱梁能適應(yīng)各類條件，是目前國內(nèi)橋梁廣泛采用的高架結(jié)構(gòu)形式之一，它具有閉合薄壁截面，抗扭剛度大，整體受力性能好以及動力穩(wěn)定性好。箱梁外觀簡潔、適應(yīng)性強(qiáng)，在區(qū)間直線段、曲線段、折返線及渡線段等處均可采用，對于斜彎橋尤為有利。本項(xiàng)目推薦采用單箱單室箱形截面，見圖1。

圖1 單箱單室梁

2 高架橋景觀設(shè)計(jì)

高架橋是影響城市景觀的關(guān)鍵要素，高架橋景觀方案主要涉及到以下幾個方面:高架橋線型、橋梁的結(jié)構(gòu)與美學(xué)、人對高架道路的視覺美學(xué)要求與美度需求，以及色彩運(yùn)用、夜景創(chuàng)造和綠化設(shè)計(jì)等。

軌道交通高架橋設(shè)計(jì)必須本著“以人為本”的理念，精心設(shè)計(jì)，把高架線路本身作為城市景觀的組成部分，對城市高架交通沿線環(huán)境景觀特點(diǎn)作深入研究，使之成為環(huán)境景觀規(guī)劃中的亮點(diǎn)而不是敗筆。

2.1 景觀設(shè)計(jì)原則

天津地鐵3號線工程北高架段長4.5 km，大部分沿津圍快速路中央分隔帶由南向北敷設(shè)。津圍快速路兩側(cè)的規(guī)劃用地以居住用地、教育科研用地和工業(yè)用地為主。目前，津圍公路為二級公路，斷面寬度為12 m，改造后津圍公路升級為城市快速路，斷面寬度60 m。因而，本線高架橋作為城市建筑的一部分，不能僅考慮高架橋的功能性，而更應(yīng)該作為一種建筑物來看待，高架橋設(shè)計(jì)做到技術(shù)與藝術(shù)的完美結(jié)合，最大限度地實(shí)現(xiàn)功能、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、美觀的完美體現(xiàn);因此在本線高架橋設(shè)計(jì)中，建筑設(shè)計(jì)應(yīng)該占據(jù)重要地位，橋梁的整體建筑效果及上下部造型應(yīng)由建筑師完成，橋梁建設(shè)的重點(diǎn)應(yīng)放在都市化上，強(qiáng)調(diào)建筑和地區(qū)之間的空間，使橋梁的高架橋整體風(fēng)格做到簡潔、通透，能融于周圍環(huán)境之中(見圖2)。

圖2 高架橋景觀布置圖

總結(jié)國內(nèi)幾條高架線的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，我們提出以下景觀設(shè)計(jì)原則:

1)適當(dāng)增大高架線路的高度，并與綠化帶內(nèi)樹叢呼應(yīng)，利用樹木調(diào)整視線、降低噪聲，減小立柱和上部結(jié)構(gòu)的體量，使高架橋結(jié)構(gòu)形式簡潔輕巧，下部凈空增大，形成采光、通風(fēng)和高架兩側(cè)街道相互通視的條件，減少人們對活動空間的壓抑感。

2)注重與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)，作為城市橋梁，線條宜簡潔明快、輕巧纖細(xì)、連續(xù)流暢;整體風(fēng)格要做到簡潔、通透，要能融于周圍環(huán)境之中:人們的第一視點(diǎn)不應(yīng)落在高架橋上，在瞬間的一瞥中便能得到明確的印象，而不會過多把視覺停留在高架橋上;但當(dāng)人們仔細(xì)觀察高架橋梁時(shí)，卻又可以處處體現(xiàn)出一種藝術(shù)美。除滿足交通需求外，不能隨意穿過商業(yè)區(qū)、金融區(qū)、高層建筑密集的居住區(qū)和古建筑保護(hù)區(qū)等具有相對獨(dú)特個性的地塊，以免對上述地塊造成分割，破壞其完整性，影響城市景觀。

3)要注重橋梁自身美化。橋梁顏色應(yīng)選取淡雅、明快的色調(diào)，如采用淡藍(lán)色、灰白色等淺色調(diào)，以減少壓抑感;橋面?zhèn)冗吅蜆蛳轮芋w量表現(xiàn)盡量輕盈，線條流暢大方，富有現(xiàn)代氣息。

4)城市橋梁景觀是全天候的，要注意夜間景觀的設(shè)計(jì)。

2.2 主體造型設(shè)計(jì)

1)對津圍公路及周邊的空間影響。

建設(shè)高架橋在一定程度上改變了津圍公路及周圍原有景觀構(gòu)成因素，道路側(cè)面巨大的橋面形成與街道兩旁多層建筑或高層建筑裙房同樣高度的線性城市構(gòu)筑物，同時(shí)橋墩的存在也對城市街道景觀產(chǎn)生了重要的影響。

通過對城市街道剖面分析，橋下凈高8 m～10 m，并不遮擋街道對面30 m左右建筑立面的完整性，同時(shí)其水平橋墩30 m左右的間距，也可以對對面街道水平80 m以上的水平段形成較完整的視角，因此不會影響街道多層建筑單體商業(yè)氣氛的觀察。但是，對于街道對面的高層建筑形成的大尺度城市景觀會產(chǎn)生一定的干擾。

2)建筑風(fēng)格定位。

橋梁:高架橋采用箱梁結(jié)構(gòu)形式，跨度為30 m。對高架橋橫截面進(jìn)行設(shè)計(jì)，使較寬的橋面分解為幾段較細(xì)的形體，強(qiáng)化流線型和橋梁的速度感，又形成與城市景觀相配合的細(xì)膩尺度。橋墩采用獨(dú)柱墩方式，都需要對在符合結(jié)構(gòu)和施工的基礎(chǔ)上對墩柱進(jìn)行人性化設(shè)計(jì)，使之符合城市尺度要求。另外，由于橋墩表面凸凹產(chǎn)生更多的陰影效果，因此更加利于橋墩結(jié)構(gòu)的人性化處理，墩柱采用倒圓角的方式，減弱其對于視覺效果上的壓力，使原先容易讓人視覺疲勞的單調(diào)景觀轉(zhuǎn)變?yōu)楦挥凶罴岩曈X享受的街道景致。

2.3 景觀設(shè)計(jì)

1)日景。

突出陽光下綠色城市的特色，由于漂浮空中，又有動感的交通要素，因此必須突出輕巧飄逸的效果。橋梁整個色彩體系選用偏冷色調(diào)，如接近于混凝土本色的灰白色，在烈日炎炎中會給人一種清涼的感覺、比較明亮的純色。

2)夜景。

強(qiáng)化橋梁的現(xiàn)狀連續(xù)性和輕巧漂浮的感覺，站臺部分強(qiáng)調(diào)交通建筑的現(xiàn)代化和城市標(biāo)志特點(diǎn)。在橋體墩柱上掛探射燈，從側(cè)面打光照射橋體底部，以褪暈效果使中心部分顯得更加飄逸。橋底中部地面處設(shè)向上投射的燈光，對側(cè)光不足之處進(jìn)行補(bǔ)光，并對周邊綠化進(jìn)行照明。橋側(cè)用點(diǎn)式燈光產(chǎn)生有節(jié)奏的變化，可考慮橋頂以LED照明產(chǎn)生連續(xù)的線裝發(fā)光帶，強(qiáng)化橋體的流線感，與周邊景觀相互輝映。

3 結(jié)語

天津地鐵3號線工程已建成通車，高架橋梁很好的融入周邊環(huán)境，充分展現(xiàn)了現(xiàn)代城市景觀和環(huán)保的需求。