青島市某景觀橋梁總體方案設計

劉 軍，高海亮

（青島市市政工程設計研究院有限責任公司，山東 青島 266000）

1 概 述

該景觀橋位于山東省青島市風河入海口處，橋址沿海一線擁有優質的濱海資源，且靠近青島西海岸新區行政中心，風河橋為區域沿海天際線重點打造的景觀節點。

2 橋梁方案

橋梁方案以“龍”文化為契機，通過橋梁造型“躍海騰龍，遨游九天”的昂揚姿態，展現出區域“自強不息，勇于開拓”的城市進取精神。景觀橋在方案設計階段將橋梁與周邊環境融合，成為城市“美”與“雅”的載體[1]（見圖1）。

圖1 橋梁方案

風河橋全長590m，總體為引橋+主橋+引橋的形式。主橋采用五跨連續中承式鋼桁拱結構，跨徑布置為35m+80m+120m+80m+35m=350m。主橋橫斷面布置為2.2m（吊桿區）+4.3m（人行道）+12 m（車行道）+4.3 m（人行道）+2.2 m（吊桿區）=25 m（見圖 2）。

圖2 橋梁方案縱斷面布置圖（單位：m）

根據總體方案，主橋拱肋為內傾拱肋，傾斜角度為15°。主橋拱肋由邊拱肋及中拱肋組成，拱軸線采用懸鏈線擬合；中拱肋跨中部分采用桁架結構，其余部分采用箱形斷面。中拱肋計算跨徑120m，拱肋平面內拱軸線計算矢高36.5m，橋面以上拱肋凈高19.6m；邊拱肋計算跨徑80.0m，拱肋平面內拱軸線計算矢高29 m，橋面以上拱肋凈高15.7m。

橋面系由縱梁及橫梁組成，采用正交異性鋼橋面板，橋面板厚16mm，縱向設置U形加勁肋。橋面縱向設置箱形主梁及工字形縱梁，沿道路中心線對稱布置；箱形主梁尺寸為2m×2m，沿橋梁橫向布置，間距為17 m；工字形縱梁高1 m，沿橋梁橫向布置，間距為5m；橫梁采用工字形截面，高度由2.0m漸變到2.16m，橫梁與拉索一一對應，間距為6m（見圖3）。

圖3 橋梁橫斷面布置圖（單位：mm）

3 橋梁方案優化

3.1 結構體系

根據《公路鋼管混凝土拱橋設計規范》（JTG/T D65-06—2015）[2]規定，中承式拱橋包括中承式推力拱橋和無推力的飛燕式拱橋等結構體系。該工程主橋采用m id a s/C i v i l建模，分別采用兩種結構體系進行建模試算，計算結果如下：

（1）采用中承式推力拱橋，邊拱拱腳沿橋梁縱向水平反力設計值約為15 000 kN，拱肋構件尺寸及板材厚度較大，導致橋梁總體效果笨重粗獷；且橋梁下部承臺尺寸、樁基數量增加明顯，工程總投資增加較多（見圖4）。

圖4 中承式推力拱橋縱向拱腳反力設計值（單位：kN）

（2）采用無推力的飛燕式拱橋，邊拱拱腳沿橋梁縱向水平反力設計值約為7 000 kN，約為中承式推力拱橋的一半，拱肋斷面尺寸大大減小，橋梁景觀效果提升明顯（見圖5）。

圖5 無推力的飛燕式拱橋縱向拱腳反力設計值（單位：kN）

經比選后，該橋結構體系采用無推力的飛燕式拱橋。

3.2 橋面系支座布置

為實現無推力的飛燕式拱橋結構體系，需將橋面系縱橫梁與拱肋分離，在拱肋處設置支座，將橋面荷載通過支座傳遞至下部結構。方案優化階段對增設立柱、增設拱肋牛腿兩種方式進行比選。

（1）在拱肋內側增設立柱，上部結構至下部結構荷載傳遞明確，但新增立柱將極大影響景觀效果。承臺頂為拱肋及墩柱共同作用區域，傳力路徑復雜（見圖 6a）。

圖6 橋面系支座布置方式

（2）將橫梁以下拱肋斷面沿橫橋向加寬，增設拱肋牛腿。將支座傳導的豎向力通過牛腿與拱肋軸力合并后傳至承臺頂，路徑簡潔明確。在拱肋內側增設牛腿，對景觀效果的影響降至最低；缺點為牛腿節段構造復雜，需采用三維制圖方法（見圖 6b）。

經比選后，采用拱肋內側增設牛腿的處理方式。

3.3 拱腳處理

橋梁方案初期創作階段重點關注橋梁整體景觀效果，拱腳位置采用曲線過度未經充分論證，進入方案優化設計階段，對拱腳的節點形式及浪濺區拱肋的耐久性設計[3-4]應重新優化設計。根據材料的不同，拱腳可分為鋼筋混凝土拱腳和鋼結構拱腳。

（1）鋼筋混凝土拱腳。鋼拱肋截面上表面受拉，采用該種連接方式需設置預應力鋼束抗拉。鋼筋混凝土拱腳耐久性較好，但施工過程中預應力張拉不易控制，施工周期較長。

（2）鋼結構拱腳。原方案拱腳底部為U形，拱腳底部產生明顯的應力集中；拱腳節點優化為V形后，采用錨栓將鋼拱腳與混凝土橋墩形成固定連接。鋼結構拱腳外露部分需進行重防腐涂裝處理，并定期巡檢養護。

該工程拱腳處于浪濺區，拱腳節段外露部分鋼結構采用重防腐處理措施。拱腳底板以上部分采用二次澆筑混凝土的形式進行包封（見圖7）。經比選，拱腳最終采用鋼結構拱腳。

4 結 語

景觀橋是橋梁功能性及藝術性的結合，是社會物質及精神文明發展的必然訴求。城市景觀橋方案初創階段重點關注橋梁方案整體景觀效果，方案優化階段應以橋梁結構工程師視角進行方案優化，從而指導后續施工圖設計工作。

圖7 拱腳構造圖