交通性景觀橋梁設(shè)計
——以張家界跨某河大橋為例

馬磊

（上海市政工程設(shè)計研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200433）

0 引言

該方案靈感來源于張家界民居建筑中的干欄樓閣，采用民居風(fēng)格連續(xù)梁。受山區(qū)地形和氣候影響，張家界地區(qū)少數(shù)民族多采用“吊腳樓”的民居形式，屬于干欄式建筑體系，具有鮮明的名族特色。橋型設(shè)計在橋墩處設(shè)置觀景平臺和廊亭，既美觀實用，又有深沉的民俗風(fēng)情及文化淵源，激起縷縷思古之幽。橋墩的設(shè)計結(jié)合楚式建筑高臺基的特點和張家界民居的建筑風(fēng)格，橋墩底座形狀采用梯形，底座上可裝飾龍虎紋或鳥獸仙人紋圖案，體現(xiàn)地域的圖騰文化[3]。

1 工程概況

張家界市跨某河大橋新建工程，橋梁里程范圍為K0+025.745～K0+323.030。橋梁總長297.285 m，橋?qū)?2.0 m。跨河主橋跨徑為（46.5+62+46.5）m、4×32.5 m。在Pm01、Pm04墩臺兩側(cè)各設(shè)一處景觀平臺和廊亭。

該橋上部結(jié)構(gòu)采用耐久性好、外形美觀的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)形式，主橋（46.5+62+46.5）m采用變高連續(xù)梁跨中（邊支點）梁高2.3 m，中支點梁高3.8 m。引橋4×32.5 m采用等高連續(xù)梁，梁高2 m。主橋橋墩采用實體墩、引橋橋墩采用花瓶墩立柱，基礎(chǔ)形式采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋臺采用重力式橋臺。廊亭下部結(jié)構(gòu)與主橋結(jié)構(gòu)間設(shè)20 mm沉降縫。

主橋主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，主橋跨徑布置為（46.5+62+46.5）m（見圖1）。引橋主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，跨徑布置為4×32.5 m（見圖 2）。

圖1 橋梁總體布置立面示意圖（主橋）

圖2 橋梁總體布置立面示意圖（引橋）

2 橋梁造型布置

橋梁鳥瞰圖如圖3所示。

在橋兩側(cè)及對岸共設(shè)4個橋頭堡，整體風(fēng)格與大橋統(tǒng)一。建筑設(shè)計靈感來自張家界湘西少數(shù)民族的干欄式民居建筑，與當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)建筑特點與文脈相融合。

圖3 橋梁效果鳥瞰圖

橋頭堡設(shè)計為觀景平臺的亭臺式建筑，每個橋頭堡占地約36 m2，基底建筑約7.8 m高，亭臺高約6.5 m。設(shè)計為重檐四角涼亭，采用當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)的青瓦屋面，橋面以下的基底建筑采用花崗巖石材飾面，既清麗秀美，又古樸穩(wěn)重。亭中良好的視野方便居民與游客在亭中休憩觀景，欣賞兩岸美景，念幽幽思古之情懷。

橋體欄桿總長315 m，采用花崗巖石雕欄板，色彩淡雅，與整體風(fēng)格統(tǒng)一[4]。

3 橋梁景觀設(shè)計

根據(jù)公共空間對照明的需求，可分為功能性、情景性和重點性照明：

（1）功能性照明系統(tǒng)以確保夜間安全為目的，主要設(shè)于道路兩旁或側(cè)分帶和人行區(qū)域；有高桿燈、護(hù)欄燈和泛光燈。

（2）情景性照明系統(tǒng)目的是營造獨特的氣氛，需考慮與整個環(huán)境融合并營造層次感；有護(hù)欄燈、戶外壁燈、草坪燈、水下燈、安裝于樹上的上照燈和情景燈等。

（3）重點性照明系統(tǒng)以突出重點景觀為目的，營造具有燈光效果的節(jié)點；應(yīng)慎重選擇光色，局部重點性照明可多色變化，如橋墩、橋下雕塑，利用多變的燈光；主要有投射燈和水下燈等。

節(jié)能裝置以LED為主，在主要節(jié)點區(qū)域可引入使用太陽能燈；整體布置原則以安全為前提，并應(yīng)整體統(tǒng)一協(xié)調(diào)、舒適和諧、便于維修。

材料上主要以復(fù)合環(huán)保材料或不銹鋼和鋁合金為主。

水景結(jié)合景觀照明，可以將水景的各種美妙波紋投射到梁體側(cè)表面上，同時橋梁在水中形成倒影，兩者形成空間關(guān)系的互動。

該橋梁上部結(jié)構(gòu)充分利用先進(jìn)材料與古風(fēng)文化相結(jié)合，使茅溪河大橋兼具現(xiàn)代科技感與歷史建筑的厚重感，打造張家界旅游城市的又一地標(biāo)性建筑。

4 橋梁上部結(jié)構(gòu)相關(guān)計算

在整座橋梁結(jié)構(gòu)中，上部結(jié)構(gòu)是其中的關(guān)鍵部分，科學(xué)合理的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計可以保證橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，并為后期施工奠定良好的基礎(chǔ)。現(xiàn)對上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗算。

4.1 計算模型

結(jié)構(gòu)計算采用橋梁博士（V3.5.0）有限元分析軟件，計算模型如圖4所示。

圖4 計算模型圖

4.2 支座反力

支座反力匯總見表1。

表1 恒載及活載豎向支反力匯總 kN

4.3 結(jié)構(gòu)驗算

4.3.1 承載能力極限狀態(tài)強度驗算

根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D62—2004）第 5.1.5條規(guī)定，構(gòu)件承載能力極限階段強度應(yīng)符合下式要求：

γ0S≤R （1）

4.3.2 正常運營階段結(jié)構(gòu)抗裂驗算

根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D62—2004）第6.1.2條和第6.3.1條規(guī)定進(jìn)行A類預(yù)應(yīng)力抗裂驗算。

正截面抗裂：頻遇組合如圖5所示。

圖5 頻遇組合主梁上、下緣最小正應(yīng)力圖（單位：MPa）

準(zhǔn)永久組合如圖6所示。

圖6 準(zhǔn)永久組合主梁上、下緣最小正應(yīng)力圖（單位：MPa）

斜截面抗裂：

從圖7可見，正常使用階段箱梁正截面全截面受壓，滿足抗裂要求；正常使用階段箱梁最大主拉應(yīng)力為0.80 MPa，滿足斜截面抗裂規(guī)范要求。

4.3.3 預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力驗算

按照《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D62—2004）第 7.1.5條，使用階段預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件中預(yù)應(yīng)力鋼筋的拉應(yīng)力符合下列規(guī)定：

圖7 頻遇組合混凝土主拉應(yīng)力圖（外邊梁）（單位：MPa）

預(yù)應(yīng)力鋼筋標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合應(yīng)力驗算見表2。

表2 預(yù)應(yīng)力鋼筋標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合應(yīng)力驗算

4.4 結(jié)構(gòu)應(yīng)力驗算

在使用荷載作用下，持久狀態(tài)下預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的法向壓應(yīng)力容許值（扣除全部預(yù)應(yīng)力損失）應(yīng)符合下列規(guī)定：

在使用荷載作用下，持久狀態(tài)下預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的主壓應(yīng)力容許值為

從圖8、圖9可見，正常使用階段的小箱梁正截面最大壓應(yīng)力為12.88 MPa，最大主壓應(yīng)力為12.91 MPa，滿足規(guī)范要求。

5 結(jié) 語

隨著現(xiàn)代城市化進(jìn)程的發(fā)展，越來越多的人開始關(guān)注橋梁不僅是交通工具，不應(yīng)只滿足功能性適用，還應(yīng)該有一定的美學(xué)和文化成分。本文從設(shè)計建筑與周圍環(huán)境相融合的角度出發(fā)，以打造張家界旅游城市的又一標(biāo)志性地標(biāo)為目的，淺談該跨河大橋整體造型與上部結(jié)構(gòu)驗算，得到以下結(jié)論：

圖8 標(biāo)準(zhǔn)組合主梁上、下緣最大正應(yīng)力圖（單位：MPa）

圖9 標(biāo)準(zhǔn)組合主梁最大主壓應(yīng)力圖（單位：MPa）

（1）當(dāng)代橋梁的設(shè)計不僅要考慮交通性功能，還應(yīng)把當(dāng)?shù)貧v史文化背景納入考慮范圍，使橋梁更具生命力與歷史使命感[5]。

（2）由于上部結(jié)構(gòu)構(gòu)造相比于普通橋梁更復(fù)雜，交通性景觀橋應(yīng)多考慮上部結(jié)構(gòu)的受力驗算（借助有限元分析軟件）。

（3）主橋混凝土連續(xù)梁采用少支架施工，橋墩臺及主梁現(xiàn)澆后，拆除臨時施工設(shè)施，進(jìn)行引橋、橋面系、景觀施工等[6]。

（4）由于施工地點是景區(qū)，施工期間會對周圍環(huán)境帶來一定的不利影響。施工期的主要環(huán)保措施是做好施工組織管理工作，制定相應(yīng)的規(guī)章制度并認(rèn)真執(zhí)行。