從寧波三官堂大橋方案構(gòu)思淺談橋梁景觀

韓雯

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092）

1　工程概況

三官堂大橋及接線工程位于寧波市東部，是連接高新區(qū)院士路與鎮(zhèn)海區(qū)明海大道的主要過江通道，南起高新區(qū)已建的江南路，北接鎮(zhèn)海現(xiàn)狀中官西路，全長約3 000 m，橫穿甬江及四條規(guī)劃河道。新建三官堂大橋距上游常洪隧道約1.6 km，距下游明州大橋約4.6 km，距寧波莊橋機(jī)場直線距離約3.3 km，見圖1。

圖1　工程地理位置示意圖

橋址區(qū)域北岸碼頭密布，航運(yùn)繁忙，防汛墻之間的水面寬度約400 m，應(yīng)航道部門要求一跨跨越甬江，主跨約為465 m，適合的橋型主要有懸索橋、拱橋、斜拉橋和鋼桁梁橋幾種橋型。

由于本橋有航空限高要求，結(jié)構(gòu)高度不超過48 m，橋下通航凈高不小于20 m，橋面以上結(jié)構(gòu)凈高基本不超過25 m。橋型構(gòu)思時應(yīng)考慮此關(guān)鍵因素，選擇結(jié)構(gòu)高度低的橋型。因此在方案設(shè)計(jì)階段給出了兩個可行方案，見圖2、圖3，并經(jīng)綜合考慮景觀、結(jié)構(gòu)受力、施工造價等因素，最終確定鋼桁架方案，本文就此展開，探討鋼桁架橋的景觀構(gòu)思與考慮。

圖2　方案一：主跨465 m的矮塔斜拉橋

圖3　方案二：主跨465 m的鋼桁架橋。

2　鋼桁架橋調(diào)研[1-4]

鋼桁梁橋是一個比較傳統(tǒng)的橋型，早在1889年福斯橋就實(shí)現(xiàn)了521 m的跨越，1974年日本建成的港大橋跨徑也達(dá)到了510 m。隨著斜拉橋的興起，500 m左右的跨徑對鋼桁梁橋而言造價上并不占優(yōu)勢，但相對于鋼箱拱橋方案，該橋型施工便捷，臨時用鋼較少，優(yōu)勢明顯。

1991年在日本長崎縣建成的連接生月島和平戶島的生月大橋全長960 m，主跨400 m，現(xiàn)居世界已建成的連續(xù)鋼桁梁橋跨徑之首，見圖4。

由生月橋可見，桁架橋桿件密集，上弦桿和下弦桿之間，都是由規(guī)則地布置著斜桿和豎桿，“相同形狀的心理引誘力一經(jīng)重復(fù)出現(xiàn)，就能體現(xiàn)出韻律感”（日）山本宏。

建筑是凝固的音樂，成功的建筑總是以明確動人的節(jié)奏和韻律顯揚(yáng)于世，將無聲的建筑變?yōu)樯鷦拥恼Z言和音樂，將無生命的實(shí)體發(fā)展為有規(guī)律、有情趣的有機(jī)體，因而節(jié)奏韻律美是建筑形式美的真髓。

圖4　日本生月橋

3　橋梁方案構(gòu)思

作為如此跨度的超大橋，建成后勢必成為城市名片。工程建設(shè)既要重視質(zhì)量又要重視景觀，不但滿足交通功能的要求，而且要與周圍環(huán)境和整個城市融為一體，成為一道獨(dú)具特色的建筑“藝術(shù)品”。

作為跨度將成為世界第一的連續(xù)體系鋼桁架橋，橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)本身就已經(jīng)有很大的難度，在一切滿足力學(xué)的情況，在結(jié)構(gòu)的絕對安全為前提下，三官堂橋的建筑造型還必須保證是獨(dú)特的，有可識別性的，這無疑是一項(xiàng)有極具挑戰(zhàn)性的工作，見圖5～圖7。

圖5　最終選定“飛檐”方案草圖

圖6　結(jié)構(gòu)方案手稿

圖7　裝飾方案手稿

三官堂大橋應(yīng)該作為寧波市未來最具現(xiàn)代感的一道風(fēng)景，在平衡、比例、韻律等方面都需有其獨(dú)特的魅力，橋梁與環(huán)境和諧統(tǒng)一，既能喚起人們美感，具有良好視覺效果和審美價值、與橋位環(huán)境共同構(gòu)成景觀、又有一定的文化內(nèi)涵的橋梁。

以上是我為早期方案設(shè)計(jì)時繪制的部分手稿，在大形態(tài)上探討了本橋的建筑方案可能性。

德國著名的萊翁哈特教授在他的橋梁美學(xué)名著中說：“美可以在變化和相似之間，復(fù)雜和有序之間展示從而得到加強(qiáng)”。對橋梁美學(xué)的理解歸納起來是：多樣和統(tǒng)一，協(xié)調(diào)與和諧，以及比例、對稱和韻律。另外還有八綱：即剛?cè)帷屿o、陰陽、虛實(shí)的矛盾和統(tǒng)一。因此設(shè)計(jì)要有新意，不要抄襲雷同，要同中有異。要和環(huán)境協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)要求比例勻稱，沒有畫蛇添足的多余裝飾，有動感和韻律美。

而三官堂大橋方案的設(shè)計(jì)選擇上，也秉承了這些橋梁美學(xué)的解釋，摒棄了新意有足，造型耀眼，但是需要外加裝飾構(gòu)件的裝飾方案，從結(jié)構(gòu)的合理性、施工的經(jīng)濟(jì)性、后期的養(yǎng)護(hù)成本等方面選擇了具有中國元素“飛檐”的方案進(jìn)行深化。

4　建筑造型比選

4.1　立面造型的形式對比

圖8對比了立面造型不同的弦桿景觀效果，由疏密程度的不同帶來的視覺呈現(xiàn)也是截然不同的，較密的弦桿形式由拉索組成，造型與結(jié)構(gòu)形式新穎大膽，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度激增，且過密的桿件在較強(qiáng)的日光下會造成同等數(shù)量的光線陰影，對于橋面行車造成視覺上的強(qiáng)烈刺激，因此不予推薦。

圖8　立面弦桿造型對比

桁間距較大的方案造型優(yōu)美，然而妥協(xié)于目前的材料與工藝，可行性存在很大的問題，因此對于本橋的設(shè)計(jì)定位鎖定在了結(jié)構(gòu)可承受的最大桁間距造型。

4.2　桁架數(shù)量的比選

由于橋面較寬，三片桁架的結(jié)構(gòu)受力更具優(yōu)勢。但由于中間桁架需要承擔(dān)相當(dāng)于兩側(cè)桁架兩倍的荷載，使得外側(cè)和中間桁架的構(gòu)件尺寸上會有很大的差別，降低原有的結(jié)構(gòu)一致的韻律性。如果統(tǒng)一尺寸則顯得太過粗壯，亦不理想。同時，從模擬的透視圖中可以看到三片桁架帶來的重疊效果并不理想，見圖9。

圖9　三片桁架效果模擬

參考美國新奧爾良的Crescent City Connection bridge（新月城橋），開始了四片桁架的研究，見圖10。實(shí)際上就轉(zhuǎn)換成了兩座相對尺寸較小的姐妹橋。這種形式的最大特點(diǎn)是減小了并且簡化了本身的結(jié)構(gòu)，但桿件繁雜，日光下光影斑駁，對于公路橋而言并不是最優(yōu)選擇。

圖10　新奧爾良新月城橋

最終方案鎖定了兩片桁架的方向。桁架本身的尺寸就會較三片不同，在兩片桁架的情況下，橋底的承重梁的尺寸會變得很巨大，從而改變橋的整體形象，主橋的立面造型也由此經(jīng)橋梁結(jié)構(gòu)的計(jì)算而確認(rèn)，見圖11。

圖11　三官堂橋正立面

4.3　主桁高度比選

由于橋位處限高的影響，“福”形橋最高處僅有43 m，而跨中桁高可取范圍是10～20 m左右。

選取中間桁高15 m進(jìn)行比對，從三維模型來看，整體線形缺乏起伏，跨中從視覺上甚至給人以反鼓的感覺，景觀效果較差。尤其從岸邊的透視視角看整體效果，當(dāng)跨中與主墩處的差距越大，則層次越鮮明，景觀效果越好，反之則越差，因此應(yīng)盡可能的壓低中間桁高，見圖12。

然而對于行車視角來說，當(dāng)跨中選用較小桁高時，雖然可以滿足5.5的限高要求，但會造成視覺上的壓抑感，尤其對于車速較快時，會明顯給人以壓抑和不安全感，因此需要較高的桁高。

在兩者沖突的情況下，考慮在盡可能滿足行車視角的舒適度前提下，將桁高壓倒最低，最終選取景觀和諧，結(jié)構(gòu)合理的13 m桁高。并在兩岸端部處增加一個上彎的弧線，以強(qiáng)化高度反差，見圖13～圖 15。

圖13　跨中桁高13 m效果圖

圖14　跨中桁高15 m透視效果圖

圖15　跨中桁高13 m透視效果圖

4.4　主桁形式比選

在觀看大橋立面或側(cè)面景觀時除了桁架拱自身特有的曲線美外，最值得細(xì)細(xì)欣賞的構(gòu)件就是腹桿。疏落有致、富有節(jié)奏的腹桿能給人們一種精致細(xì)密、古樸典雅的韻味，見圖16。

圖16　“N”形腹桿形式（推薦）

“N”形腹桿形式排列規(guī)律，疏密布置合理，視覺效果優(yōu)美協(xié)調(diào)，腹桿與吊桿的節(jié)奏統(tǒng)一中有變化，空間通透而不凌亂，整體造型具有一種傳統(tǒng)的優(yōu)雅氣質(zhì)，為景觀推薦方案，見圖17。

圖17　“Δ”形腹桿形式

由于“Δ”形的傾斜腹桿與垂直的直腹桿在同一個立面上角度形成交叉，疏而不透，無法形成律動而有節(jié)奏的美，因此，將該方案不予推薦。

4.5　上平聯(lián)方案比選

上平聯(lián)是大橋構(gòu)造的主要構(gòu)件之一，造型關(guān)系到橋面的景觀效果，橋面行車與人行道行人上橋都可以看到上平聯(lián)的造型，上平聯(lián)布置不當(dāng)會給人帶來空間的局促和壓抑感，為使之更加人性化，減輕對人的視覺壓迫感。分別對兩種形式進(jìn)行模擬比選。

上平聯(lián)平面造型布置結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，盡可能簡化風(fēng)撐造型，減少了桿件尺寸使空間通透性增加，避免了上平聯(lián)密布帶給人的厚重感和空間壓抑感，造型與大橋整體協(xié)調(diào)，富有韻律，景觀效果佳，見圖 18、圖 19。

圖18　上平聯(lián)平面造型

圖19　上平聯(lián)桁架造型

4.6　橋門架方案比選

橋門架方案比選見圖20。

將建筑中玄關(guān)的理念引入設(shè)計(jì)方案中，延續(xù)飛揚(yáng)的起伏線形，5.5 m大的矩形實(shí)體塊作為橋梁的大門，氣勢磅礴、造型穩(wěn)重，在今后的使用中也可供懸掛橋銘牌；柵格作為橋梁入口的過渡，簡潔的幾何造型與“福”橋相匹配，矩形柵格與風(fēng)撐的菱形，兩側(cè)的N字形，統(tǒng)一中富有變化，同時對光影效果進(jìn)行整理。

圖20　橋門架方案比選

5　結(jié)語

對于美學(xué)的評價，并沒有詳細(xì)的規(guī)范尺度，人與人之間的審美亦或不同。現(xiàn)階段往往是通過三維模型的模擬來比較、推敲待建橋梁的形態(tài)、韻律，以及與環(huán)境之間的關(guān)系來贏得大多數(shù)人的喜愛。

橋梁美學(xué)，是一場建筑與結(jié)構(gòu)之間的博弈，如何平衡兩者的關(guān)系，是橋梁造型的重點(diǎn)。

本文結(jié)合寧波三官堂大橋的工程實(shí)踐，整理并提出了一些關(guān)于橋梁造型設(shè)計(jì)的體會，希望能夠起到拋磚引玉的效果，能為今后我國的大型桁架橋的建設(shè)提供借鑒。