關(guān)于如何結(jié)合景觀進(jìn)行光澤梅樹(shù)灣大橋設(shè)計(jì)

曾瀚森

福建省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 福建 福州 350000

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)久以來(lái)橋梁建設(shè)的發(fā)展，人們對(duì)橋梁的需求不再僅僅是滿足通行的需要，人們對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的造型，美感也受到了極大的關(guān)注，橋梁不再是簡(jiǎn)單的構(gòu)造物，同時(shí)也是當(dāng)?shù)厝宋木坝^的一部分。本文以梅樹(shù)灣大橋設(shè)計(jì)為例，來(lái)探討常見(jiàn)混凝土現(xiàn)澆梁結(jié)合景觀設(shè)計(jì)的過(guò)程。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

梅樹(shù)灣大橋工程起點(diǎn)接現(xiàn)狀仙華洲路，自西向東跨越北溪，設(shè)置梅樹(shù)灣大橋一座，橋頭東側(cè)坪上北路與烏君山大道相交后延伸至坪山北四路。路線全長(zhǎng)0.387km，寬度24m，道路等級(jí)為城市次干路，設(shè)計(jì)車(chē)速40km/h。梅樹(shù)灣大橋效果圖如圖1所示。

圖1 梅樹(shù)灣大橋效果圖

本項(xiàng)目位于光澤縣規(guī)劃的“兩帶”中的北溪—富屯溪風(fēng)情體驗(yàn)帶及“四區(qū)”中的光澤都市風(fēng)貌區(qū)內(nèi)。

北溪—富屯溪風(fēng)情體驗(yàn)帶需充分利用城區(qū)富屯溪水上及兩岸空間，重視水岸景觀設(shè)計(jì)和橋梁的造型設(shè)計(jì)，塑造別具一格的水上景觀線，突顯“山水城市”的特色。

梅樹(shù)灣大橋作為北溪—富屯溪風(fēng)情體驗(yàn)帶及光澤都市風(fēng)貌區(qū)內(nèi)的關(guān)鍵景觀節(jié)點(diǎn)，其重要地位不言而喻。

因此橋型方案構(gòu)思從主體結(jié)構(gòu)、裝飾細(xì)節(jié)、橋面附屬及夜景照明等多方面入手，無(wú)論是整體還是局部都進(jìn)行精心設(shè)計(jì)。同時(shí)，考慮到本橋是對(duì)口泉州市惠安縣的共建項(xiàng)目，在橋型選擇、景觀設(shè)計(jì)中充分考慮惠安元素。爭(zhēng)取將本橋塑造成別具一格的水上景觀線，將梅樹(shù)灣大橋打造成為體現(xiàn)光澤縣與惠安縣人文特色的景觀名片。

1.2 地質(zhì)情況

項(xiàng)目位于閩北華夏隆起帶內(nèi)，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)極為復(fù)雜，所處地形相對(duì)低緩，谷地開(kāi)闊，區(qū)內(nèi)第四系地層多分布于這一帶。路線區(qū)地殼運(yùn)動(dòng)主要是以緩慢的抬升為主，路線穿越區(qū)無(wú)活動(dòng)性斷裂及構(gòu)造，區(qū)域地質(zhì)環(huán)境處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，自上而下分布有：素填土，卵石，中風(fēng)化石英云母片巖及微風(fēng)化石英云母片巖。根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB 18306—2015），該場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05g。

2 橋型比選

2.1 設(shè)計(jì)原則

符合片區(qū)相關(guān)規(guī)劃，尊重現(xiàn)狀建設(shè)條件和城市規(guī)劃確定的城市空間結(jié)構(gòu)、土地利用方式、路網(wǎng)構(gòu)架，使工程方案符合城市規(guī)劃、與路網(wǎng)相協(xié)調(diào)、交通組織流暢、技術(shù)先進(jìn)、工程經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理且適度、造型美觀、結(jié)構(gòu)安全經(jīng)濟(jì)。

2.2 橋型方案

梅樹(shù)灣大橋承擔(dān)著溝通兩岸的交通作用，同時(shí)也是北溪上重要的景觀節(jié)點(diǎn)，交通與景觀功能并重。據(jù)此提出現(xiàn)澆箱梁與預(yù)制箱梁兩個(gè)橋型方案。

（1）方案一

本方案采用等高度展翅型現(xiàn)澆箱梁，造型獨(dú)特，景觀協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

主梁采用等高度展翅型現(xiàn)澆箱梁，整幅布置，中心梁高1.65m，梁底水平，梁頂設(shè)置2%的雙向坡，斷面采用單箱雙室斷面，外設(shè)橢圓形鏤空大懸臂。

墩柱采用花瓶墩，外側(cè)設(shè)弧線過(guò)渡，墩頂設(shè)置弧形凹槽，造型優(yōu)美，墩柱承臺(tái)采用矩形承臺(tái)，下接4根直徑1.5m的鉆孔灌注樁。

橋臺(tái)采用一字型橋臺(tái)，矩形承臺(tái)，樁基采用直徑1.2m的鉆孔灌注群樁基礎(chǔ)。

橫斷面如圖2所示。

圖2 等高度展翅型箱梁橫斷面（單位：cm）

（2）方案二

主梁采用30m預(yù)制小箱梁，整幅布置，梁高1.6m，橫向布置8片梁，其中2片邊梁，6片中梁。

橋墩采用樁柱式橋墩，上接蓋梁，蓋梁縱向?qū)?.8m，橫向?qū)?2.5m，厚1.5m，墩柱直徑φ1.3m，樁基直接φ1.5m，橫向樁間距6.2m，樁頂設(shè)系梁。

橋臺(tái)采用“一”字型橋臺(tái)，承臺(tái)為矩形承臺(tái)，基礎(chǔ)采用φ1.2m鉆孔灌注樁。

橫斷面如圖3所示。

圖3 預(yù)制箱梁橫斷面（單位：cm）

2.3 方案比選

方案一造型優(yōu)美，比較現(xiàn)代化，能較好融合惠安元素，抗漂浮物撞擊強(qiáng)，使用性能好，在橋梁造型上，豐富了橋梁側(cè)面，采用多線條、多圖案表現(xiàn)手法。主梁采用大懸臂結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)輕盈，懸臂下設(shè)半橢圓形肋板，肋板間距勻稱，勾畫(huà)出主要輪廓，整個(gè)側(cè)立面豐富、生動(dòng)，展翅梁型寓意著光澤與惠安兩縣和諧共建，共同發(fā)展，展翅騰飛。方案二結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，橋梁整體性較差，常規(guī)組合小箱梁，景觀效果不佳。經(jīng)比較，選取方案一混凝土展翅梁作為梅樹(shù)灣大橋?qū)嵤┓桨浮?/p>

3 橋梁設(shè)計(jì)

3.1 總體布置

橋梁平面按照總體路線線形布設(shè)，坪山北路段橋梁平面處在直線段及曲線半徑為R=1000、500m的圓曲線上；烏君山大道段橋梁平面處在緩和曲線及半徑為R=402m的圓曲線上。橋梁縱斷面在滿足富屯溪百年一遇洪水位的前提下，按照總體縱斷線形布設(shè)，坪山北路段橋梁縱斷面跨河段位于2.5%和-2.5%的人字坡上，岸上橋梁位于-4.723%的單向坡上；烏君山大道段橋梁縱斷面位于0.3%和-1.5%的人字坡上。平面線形如圖4所示。

圖4 梅樹(shù)灣大橋平面線形圖

3.2 上部混凝土梁設(shè)計(jì)

（1）主梁采用等高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，整幅布置；截面采用單箱雙室大懸臂斜腹板構(gòu)造，路線中心線處梁高165cm，橫坡通過(guò)頂板調(diào)坡，標(biāo)準(zhǔn)截面梁頂寬2400cm，底寬1000cm，懸臂長(zhǎng)653.5cm。

（2）截面頂、底板厚25cm，支座處加厚至50cm；邊腹板跨中段厚75cm，通過(guò)兩次過(guò)渡加厚至110cm后支座處加厚至135cm，中腹板跨中段厚60cm，通過(guò)兩次過(guò)渡加厚至100cm后支座處加厚至120cm。

（3）截面懸臂板下布設(shè)挑梁，其縱向間距在邊跨支點(diǎn)為326.3cm，邊跨其余處為296.3cm，中跨間距均為310cm，第二聯(lián)靠近交叉口附近挑梁間距局部調(diào)整?？缰刑袅焊拱搴?0cm，靠近懸臂端部處加厚為40cm，端橫梁挑梁腹板厚45cm，靠近懸臂端部處加厚為50cm，中橫梁挑梁腹板厚均為40cm，挑梁下翼緣板厚20cm。

（4）整體設(shè)計(jì)時(shí)追求外形力求簡(jiǎn)潔，盡量避免暴露的棱角。結(jié)構(gòu)的形狀、布置和構(gòu)造應(yīng)有利于避免水、水氣和有害物質(zhì)在混凝土表面的積聚。結(jié)構(gòu)外形應(yīng)有利于施工時(shí)混凝土的搗固和養(yǎng)護(hù)，還應(yīng)減輕荷載作用下產(chǎn)生的應(yīng)力集中和約束應(yīng)力。主梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面如圖5所示。

圖5 主梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

3.3 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

下部構(gòu)造采用花瓶式板式墩墩身、鉆孔樁基礎(chǔ)；墩柱縱向?qū)挾?80cm，承臺(tái)采用矩形承臺(tái)，縱向長(zhǎng)650cm，橫向?qū)?70cm，厚度250cm，承臺(tái)下設(shè)4根φ150cm鉆孔灌注樁。橋臺(tái)均為一字形橋臺(tái)，承臺(tái)下布置φ120cm鉆孔樁基礎(chǔ)。

3.4 橋梁景觀設(shè)計(jì)

梅樹(shù)灣大橋不僅作為溝通兩岸的紐帶，也是反應(yīng)當(dāng)?shù)匚幕厣木坝^工程，通過(guò)對(duì)橋梁的景觀設(shè)計(jì)，融入當(dāng)?shù)貧v史文化，將橋梁工程打造成傳播當(dāng)?shù)匚幕厣木坝^節(jié)點(diǎn)工程[1]。

（1）本橋梁高比例和諧，梁底線條優(yōu)美，景觀效果好；墩柱橫向尺寸大，防漂流物撞擊能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)更耐用；主梁采用大懸臂展翅結(jié)構(gòu)，懸臂下設(shè)半橢圓形肋板，與水中倒影相互襯托，給人一種橋融于景的視覺(jué)享受；墩柱采用花瓶墩，外側(cè)設(shè)弧線過(guò)渡，墩頂設(shè)置弧形凹槽，造型優(yōu)美，橋梁景觀與水岸景觀相融合，塑造別具一格的水上景觀線。橋梁總體效果如圖6所示。

圖6 混凝土展翅效果圖

（2）本橋?qū)诠步ǖ幕莅部h素有“海濱鄒魯”、“雕藝之鄉(xiāng)”、“建筑之鄉(xiāng)”、“漁業(yè)強(qiáng)縣”、“食品工業(yè)強(qiáng)縣”之美譽(yù)。在構(gòu)造細(xì)節(jié)上，充分考慮惠安元素，將崇武古城、洛陽(yáng)橋、惠安女等代表了惠安縣海洋文化、民俗文化的標(biāo)簽融入到欄桿裝飾花板中。同時(shí)，對(duì)欄桿立柱進(jìn)行精雕細(xì)琢，造型獨(dú)特，體現(xiàn)惠安縣精湛的雕藝文化。

（3）在橋梁夜景照明上，對(duì)夜景照明進(jìn)行專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)，設(shè)置LED輪廓燈及投光燈，梁底肋板配以幽藍(lán)色燈光，加之橋面路燈及欄桿燈的點(diǎn)綴，橋影、燈影及水中倒影使梅樹(shù)灣大橋成為光澤北溪上夜景中的一大亮點(diǎn)。

（4）高架范圍內(nèi)橋下凈空約2.5～3.1m，橋下空間可多元化利用，如設(shè)置健身廣場(chǎng)、綠化景觀小品、露天電影院、小型運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地及休閑書(shū)店等，打造成為城市UnderBridge特色區(qū)域，形成片區(qū)橋下景觀休閑節(jié)點(diǎn)，與江濱公園功能相輔相成，對(duì)于該片區(qū)特別是安置區(qū)居民來(lái)說(shuō)不失為一處極佳的休閑去處。

4 橋梁結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

4.1 結(jié)構(gòu)概述

主橋采用多跨連續(xù)混凝土箱梁，標(biāo)準(zhǔn)跨徑30m，主梁中心高1.65m，標(biāo)準(zhǔn)寬度24m，采用C50混凝土。

4.2 荷載計(jì)算

采用極限狀態(tài)法設(shè)計(jì)，各荷載由程序自動(dòng)組合，主要荷載工況包括：①一期恒載由程序自動(dòng)計(jì)入②二期恒載148.8kN/m；③人群活載3.5 kN/m2；④汽車(chē)荷載：城市-A級(jí)，6車(chē)道；⑤整體升降溫±25℃。采用計(jì)算程序Midas Civil建立有限元橋梁整體模型進(jìn)行檢算[2]。模型如圖7所示。

圖7 有限元計(jì)算模型

圖8 使用階段正截面抗彎驗(yàn)算包絡(luò)圖

圖9 使用階段斜截面抗剪驗(yàn)算包絡(luò)圖

圖10 使用階段正截面壓應(yīng)力驗(yàn)算(頂)包絡(luò)圖

圖11 使用階段正截面壓應(yīng)力驗(yàn)算(底)包絡(luò)圖

按照《橋規(guī)》第5.1.5-1條驗(yàn)算，結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)作用效應(yīng)的組合設(shè)計(jì)最大值≤構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值，滿足規(guī)范要求[3]。

按照《橋規(guī)》第5.2.9條進(jìn)行抗剪截面驗(yàn)算，滿足規(guī)范要求。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，項(xiàng)目通過(guò)橋梁結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)，結(jié)合景觀造型，在滿足結(jié)構(gòu)安全以及橋梁功能需求的前提下，能夠做到較好的景觀效果，使橋梁成為當(dāng)?shù)鼐坝^工程之一。