城市多孔小跨徑景觀拱橋結(jié)構(gòu)設(shè)計

倪建

(天津市市政(公路)工程研究院，天津市 300074)

城市多孔小跨徑景觀拱橋結(jié)構(gòu)設(shè)計

倪建

(天津市市政(公路)工程研究院，天津市 300074)

以國內(nèi)幾個城市公園內(nèi)常見的景觀多孔拱橋為例，論述其景觀設(shè)計的要點，包括平面布局、拱橋線型景觀、造型與結(jié)構(gòu)、石材欄桿與景觀照明等內(nèi)容。

景觀；拱橋；布局；線型；照明

0 引言

公園里的橋，起著連接景點、導(dǎo)游及點綴風(fēng)景的功能，對于有較大面積湖水的公園尤為如此。其島嶼之間多以橋相連，其中拱橋以其固有的自然美、靜態(tài)美、動態(tài)美及耐久性，且線形的順適、協(xié)調(diào)，可小可大可直可曲、可幽可壯可靜可動［1］，在公園景觀設(shè)計中占有首要位置。

由于公園內(nèi)景觀拱橋多以工藝簡潔、經(jīng)濟(jì)適用的中小跨徑、圬工材質(zhì)為主，橋上一般通行游人或電瓶游覽車，故橋體總寬度有限，變化量不大，其景觀設(shè)計效果更多體現(xiàn)在橋長、線型及多孔圓拱方面。公園內(nèi)景觀拱橋設(shè)計得自然、和諧、美觀，需要綜合考慮橋體內(nèi)外總體布局若干要點，遵循以下幾點設(shè)計原則，并采取較適宜可行的方法進(jìn)行建設(shè)。

1 平面布局設(shè)計

拱橋是園林景觀的重要組成部分，兼有實用性和欣賞性，公園水中央島嶼間拱橋景觀的平面布局需要考慮園中橋體周圍水域面積、建筑布局、園林規(guī)模等，尤其是對多孔且較長拱橋的布局設(shè)計。

園內(nèi)拱橋橋長和孔數(shù)應(yīng)與所在湖水面積大小大體上呈正比，且孔數(shù)以奇數(shù)為宜。

大水域公園內(nèi)多孔拱橋附近最好設(shè)有亭臺、樓榭、閣塔、闕坊等較高景觀建筑，使園林建筑與拱橋結(jié)構(gòu)景觀空間相呼應(yīng)，即岸上所設(shè)古體景觀建筑向空中伸展，而湖上相鄰多孔拱橋則在水面上延伸，游人無論園內(nèi)遠(yuǎn)賞滿月與落日，閣樓高覽橋畔荷花與龍舟，橋上近觀古建處楊柳與瑞雪，均互為景致，形成景中有橋，橋中有景的立體畫面。

圖1為北京頤和園內(nèi)十七孔拱橋，長150 m，所處昆明湖水域面積約213 hm2，拱橋的背景為北岸的萬壽山及其半山腰上八角寶塔型的佛香閣。

圖1 北京頤和園十七孔拱橋

圖2為山東濱州浦湖公園內(nèi)九孔拱橋，長71 m，所處浦湖水庫面積約為120 hm2，拱橋的左側(cè)為9層高仿古黃河樓。

圖2 山東濱州浦湖公園九孔拱橋

圖3為天津市水上公園內(nèi)七孔拱橋，長48 m，所處東西兩湖水域面積約67 hm2，拱橋左側(cè)為堆山頂上3層高的眺望亭。

圖3 天津水上公園內(nèi)七孔拱橋

圖4為云南麗江黑龍?zhí)豆珗@內(nèi)五孔拱橋，長約30 m，所處玉泉湖水域面積不足13 hm2，拱橋的左側(cè)為清代所建3層高的得月樓。

圖4 云南麗江黑龍?zhí)豆珗@五孔拱橋

這些園內(nèi)布局均是如此，但水域面積過小的公園因其地勢所限可不必受此限制。拱橋應(yīng)以三孔或單孔設(shè)計為宜，否則會與周邊園林與建筑景觀很難均衡協(xié)調(diào)。

2 拱橋縱斷線型的景觀設(shè)計

曲線是富有韻律變化的柔性線條，在透視的角度下，視覺隨曲線運行便得和順起伏、流暢波動的愉悅感，所以拱橋便因其固有的曲線線型而較之一般的直線橋梁為美，更適于園林景觀橋型。要拱橋曲線橋面連續(xù)流暢，其線型設(shè)計基本原則宜采用大半徑圓弧凸曲線做拱橋“駝峰”橋面豎曲線，以反彎曲線即凹曲線作為中央駝峰橋面與兩側(cè)橋梁端的路面順適銜接，可避免橋頭兩側(cè)水平折角線型，滿足通行電瓶游車過橋平穩(wěn)方便。橋面凹凸曲線縱坡的設(shè)計除符合園林景觀要求，還能對雨季橋面排水極為有利，另外利用欄桿底部外檐梁貫通全橋來表現(xiàn)線型連續(xù)流暢，打破橋身側(cè)平面的單調(diào)感，充分增強(qiáng)連續(xù)美的感染力，再襯托以光影，符合建筑美學(xué)中連續(xù)韻律和起伏韻律，使拱橋結(jié)構(gòu)在視覺上保持弧線的連續(xù)性，破除板梁橋身的方形感受，增加了拱橋自身的流線感。

山東濱州浦湖公園內(nèi)九孔拱橋，長71 m，橋面體線型設(shè)計即采用大半徑R=300 m圓弧凸曲線做橋梁外形豎曲線，縱向由橋頭兩側(cè)同樣大半徑R=300 m凹曲線相接橋中的凸曲線，使結(jié)構(gòu)在視覺上保持連續(xù)性，遠(yuǎn)看整體線型自然和緩、舒展流暢，中間三孔可通行小型游船(見圖5)。

圖5 九孔拱橋線型立面圖(單位：m)

天津水上公園內(nèi)七孔拱橋，長48 m，橋面體線型設(shè)計采用半徑R=100 m圓弧凸曲線做橋梁外形豎曲線，縱向由橋頭兩側(cè)同樣R=100 m凹曲線相接橋中的凸曲線(見圖6)，弧形橋面坡而不陡，使過橋游人略感橋意而不憂不疲，為雨雪天游人安全考慮，橋面上裝飾石材表層應(yīng)作抗滑斜向齒槽(見圖7)。

圖6 七孔拱橋線型立面圖(單位：m)

圖7 拱橋橋面齒槽

3 多孔拱橋造型與結(jié)構(gòu)設(shè)計

中國建筑與結(jié)構(gòu)歷來講求以構(gòu)筑物中心為軸的左右對稱布局樣式，為此，多孔拱橋的孔數(shù)自然以奇數(shù)建造為準(zhǔn)，相鄰孔間有相應(yīng)距離，但也不總是單調(diào)重復(fù)，設(shè)計師可調(diào)整孔的高低、大小、疏密及拱橋長短等，增加漸變韻律，更符合城市公園對景觀結(jié)構(gòu)線型較高的要求。

以山東濱州浦湖公園內(nèi)九孔拱橋為例，設(shè)計將橋最中孔徑設(shè)為6 m，以本孔最大并在中心左右對稱各布置4孔，為橋上行車便利，其余各孔孔徑隨著橋面凹凸曲線弧度向橋頭兩側(cè)依次遞減0.7 m，即孔徑分別為5.3 m、4.6 m、3.9 m、3.2 m(見圖5)。如此不僅使從大到小各處拱圈之上填料厚度與重量基本一致，即恒載沿橋長均布有利于拱橋結(jié)構(gòu)受力，而且總體造型也符合建筑美學(xué)上的自然漸變韻律。另外，根據(jù)湖面常水位，各孔設(shè)計剛好讓每個孔徑在水面上外露半圓，與其對應(yīng)水光倒影正好合成整圓，使橋孔虛實明暗相應(yīng)，亦真亦幻，整體造型靈動、自然、圓滿，遠(yuǎn)觀9個拱頂高度的均勻變化也和駝峰式波形橋面相適應(yīng)，自然協(xié)調(diào)而不牽強(qiáng)，流利明朗而不累贅，加之園中柳樹環(huán)繞，碧波蕩漾，定然是畫家和攝影愛好者們?nèi)氘嬋胝盏募丫啊２捎脠A型拱圈設(shè)計(即矢跨比為1/2)，可使各拱圈兩側(cè)的水平推力大幅度降低，利于拱橋的耐久性。

同樣，天津市水上公園內(nèi)七孔拱橋中間最大孔徑是6 m，以本孔為中心兩側(cè)對稱各布置3孔，為游人過橋便利其余各孔孔徑隨著橋面弧度向橋頭兩側(cè)依次遞減0.7 m，即孔徑分別為5.3 m、4.6 m、3.9 m(見圖6)。由于水上公園內(nèi)湖水水位經(jīng)常變化，故特意將各孔頂半圓下均設(shè)計有1.5 m高拱座，用以在枯水期間避免外露基礎(chǔ)不雅觀的視覺尷尬，多孔拱橋拱腳和墩臺固結(jié)一體，不設(shè)支座與伸縮縫，對施工及日后養(yǎng)護(hù)、維修等提供了極大方便，而且也使聯(lián)拱整體造型始終合理輕巧，布局妥帖，賞心悅目。

隨著現(xiàn)代計算機(jī)與混凝土技術(shù)的發(fā)展，如今拱橋早已不是晚清以前磚石材料為主的結(jié)構(gòu)形式，鋼筋與水泥有效結(jié)合使拱橋自重大為減少。多孔拱橋經(jīng)程序建模分析計算，各拱圈根部(尤其是最中孔)為拱橋所受負(fù)彎矩與拉應(yīng)力最不利處，在荷載、溫度、沉降等多重不利組合下，得出板厚與配筋量［3］，做為安全設(shè)計的基礎(chǔ)條件。另外將各孔拱圈與欄桿底部外檐梁均為向外突出橋側(cè)身設(shè)計，會更加強(qiáng)游人對拱橋大小曲線視覺景觀效果。

4 拱橋石材欄桿設(shè)計

石材欄板除具有防護(hù)功能外，也是極好的文化展示的表現(xiàn)之地。拱橋結(jié)構(gòu)具七分基本模樣，還可對欄桿、柱頭、橋面、橋側(cè)等進(jìn)行三分打扮，以增色加彩，給拱橋自然美以錦上添花。附屬石作雕刻樣式繁多，如陰陽紋飾或多處鏤空，大多浮雕為當(dāng)?shù)孛袼住⒌涔省⒚恕⒎鸬赖容W事，或花鳥魚龍，或琴棋書畫，或梅蘭竹菊，或春夏秋冬，或祥瑞神獸；柱頭可方可圓，可雕蓮花、祥云，或瓜果梨桃，或十二生肖等吉祥如意圖案，用來增進(jìn)游人步行樂趣及文化體驗。

公園內(nèi)橋梁欄桿按《公園設(shè)計規(guī)范》(CJJ 48—92)要求，其高度應(yīng)不小于1.05 m［2］，而景觀拱橋所采用的石材欄桿布局應(yīng)遵循常規(guī)合理的適用范圍(1.5～3 m)，石材欄桿柱(截面0.18～0.3 m見方)，選擇范圍內(nèi)的尺寸時應(yīng)考慮其橋長因素。另外，拱橋孔數(shù)較少、孔徑較小時，則石材欄板宜鏤空部分設(shè)計多些，使其有良好的透視率，減少橋體的厚重感。

5 拱橋景觀照明設(shè)計

景觀照明是公園內(nèi)橋梁景觀設(shè)計中主要因素之一，應(yīng)服從于園內(nèi)總體照明布局，單對橋體本身有幾個要點需要考慮。

(1)考慮拱橋景觀的自然和完整。石材欄桿長度范圍內(nèi)盡可能不再布置照明燈桿及基礎(chǔ)，最多可在兩側(cè)橋頭布置來代替欄桿端頭的抱鼓石，現(xiàn)階段應(yīng)首先考慮采用小間距的LED無桿路燈。

(2)橋體景觀照明應(yīng)以2～4種可調(diào)主色調(diào)為宜，冬季采用偏暖色光，夏季采用偏冷色光。

(3)為避免影響過橋游人視線，點光源投射燈應(yīng)布置在拱橋下各拱圈內(nèi)，橋上設(shè)計可為柔和微弱光線的LED投射燈，且盡量采用側(cè)向低位平射。

(4)橋體外沿檐梁的外側(cè)面及多個拱圈外沿也可埋設(shè)多色調(diào)LED線型裝飾燈用于夜晚觀賞，入夜遠(yuǎn)觀能充分展現(xiàn)拱橋的優(yōu)美弧形曲線線型。

(5)為橋身整體美觀設(shè)計，照明燈連接管線可在欄桿地袱內(nèi)側(cè)及人行道內(nèi)側(cè)預(yù)埋設(shè)計，不應(yīng)外露，并可多頭并聯(lián)控制，方便變換色彩。

6 結(jié)語

美觀和諧的多孔拱橋是中式園林中一道優(yōu)美的風(fēng)景，與園林山水相互襯托，增強(qiáng)了園林景觀的整體效果，其設(shè)計很可能還會涉及到其它方面和更為細(xì)部尺寸的確定，比如橋身兩側(cè)外掛鑲面石材板裝飾設(shè)計時的顏色、板厚、長度、工藝等細(xì)節(jié)，要結(jié)合當(dāng)?shù)孛癖娭髁鞯膶徝兰肮こ淘靸r，屬于具體個案，而本文所論五大要點屬于多孔混凝土拱橋景觀設(shè)計最為常用的部分，故具有普遍性和實用性，希望能給同仁們相關(guān)借鑒與幫助。

［1］ 郭臨義.拱橋千秋［M］.北京：人民交通出版社，1998.

［2］ CJJ 48—92，公園設(shè)計規(guī)范［S］.

［3］ JTG D61—2005，公路圬工橋涵設(shè)計規(guī)范［S］.

U448.22

B

1009-7716(2015)08-0068-03

2015-03-02

倪建(1967-)，男，天津人，高級工程師，從事公園與河道景觀橋梁設(shè)計、檢測、科研工作。