太清路賈魯河橋橋梁景觀提升改造案例分析

毛紅濤

摘要：周口市太清路賈魯河公路橋景觀提升改造，在原橋外側新建兩個相互交叉的裝飾拱肋，主拱跨徑為100m，副拱跨徑105m，拱肋造型新穎，增強了豎向變化，提升了橋梁景觀層次。本文介紹了該橋的主要技術標準、總體結構布置、主要結構及計算分析，可以為類似工程提供借鑒和參考。

關鍵詞：斜跨拱;主副拱;拉索;箱梁;設計

1工程概況

太清路賈魯河橋位于河南省周口市，太清路作為周口市的北環路，與龍源路、太昊路、周口大道組成周口市的三環。太清路路線走向與S102重合，現狀太清路賈魯河橋按照公路標準設計，設計時未進行專項景觀設計。隨著周口城區框架不斷拉大，城區規模越來越大，S102逐漸發展成為周口市的北環路，主要承擔著過境車輛和進出入周口市的交通流量，太清路賈魯河橋成為進出周口市的門戶，景觀等級比較高，是向外展示周口形象，塑造城市名片的重要位置，但是現狀太清路賈魯河橋景觀不符合周口市整體景觀規劃，因此周口市政府提出在不拆除現狀橋梁基礎上進行太清路賈魯河橋景觀提升改造計劃。

2主要技術標準

道路等級：城市快速路;設計速度：80km/h;設計荷載：城-A級，人群荷載4.5kPa，按規范進行折減;橋面防水等級：I級（防水層使用年限≥15年）;橋梁橫斷面：5m（新建人行橋）+1.3m（側分帶）+3m（人行道）+34m（車行道）+3m（人行道）+1.3m（側分帶）+5m（新建人行橋）=52.6m;通航等級：遠期單孔通航凈空80×7m。

3方案構思

3.1橋梁地理位置及現狀

現狀橋梁位于周口市西北部太清路與賈魯河交叉處，距離機西高速下站口約7.5公里，機西高速上下站車輛可以通過S102南北段匯人太清路。太清路規劃為城市快速路，主要承擔著周口市東西向過境與出入城區的車輛?，F狀橋梁上部采用13×20m的空心板結構，下部采用墩柱接蓋梁，橋梁總長265m，橋梁整體位于半徑1025m的圓曲線上，橋梁設計軸線與賈魯河水流方向夾角120度，橋梁橫向寬40m，橋面劃分為雙向八車道，橋梁兩側各設置3m寬的人行道。橋梁兩側各鋪設一道沿橋熱力管線，熱力管直徑400mm。

3.2改造分析及設計定位

從城市規劃結構上看，太清路賈魯河橋處于西部休閑居住片區北端。太清路為城市快速路，作為進入周口中心區的形象展示，該橋梁應具有景觀標志性，宜采用帶上部結構的拱橋、斜拉橋、懸索橋等。橋梁周邊用地以綠地和居住用地為主，周邊地勢比較開闊，景觀視角點居多，作為進出人周口的門戶，橋梁宜采用景觀性強的上部建筑，展示周口形象。

3.3存在問題及改造意見

存在問題：現狀橋梁管線直接裸露在橋梁側面，橋梁以交通功能為主，景觀性較差;現狀橋梁采用簡支空心板結構，從結構安全上不宜布置拉索。

改造意見：鑒于該橋位置的重要性，結合橋梁平面曲線線性，增加上部構造，以增強豎向變化，提升橋梁景觀層次。

3.4設計元素及理念

考慮到現狀橋梁較長，且處于平曲線上，故設計將景觀、美學、經濟和受力性能有機結合，采用兩個不同角度的斜跨拱有機組合的形式，營造出回旋纏繞的效果，使其能夠很好的與現狀橋梁相融合。方案借鑒該橋北側的“潁川八景”中“濱河漁唱”（漁人架著柳葉般的扁舟，在風波煙霧里穿梭，舉網得魚，或鯉，或鯽，或鱖……）這一景點，將橋命名為“夢縈賈魯”，使人們可以重溫當年魂牽夢縈的賈魯河美好畫卷。圖1位橋梁改造后效果圖。

4總體結構布置

結構總體布置結合建設單位意見，賈魯河遠期考慮通航，拆除不能滿足通航要求的空心板橋，遠期新建橋梁只需要更改拉索位置，拱肋可以繼續使用。新建人行橋考慮通航規模與經濟合理性，按照不考慮通航要求進行布置，遠期通航時，與現狀空心板橋一并拆除。

在現狀橋梁兩側新建裝飾斜跨拱拱肋，拱肋有兩個相互交叉的主副拱組成。斜跨拱跨徑考慮賈魯河遠期通航，單孔通航凈寬不下于80m，主拱跨徑為100m，副拱跨徑105m。拱肋有兩個相互交叉的主副拱組成。主拱采用直徑2m的鋼管，主拱矢高60m，矢跨比1/1.67，副拱采用直徑1.5m的鋼管，副拱矢高65m，矢跨比1/1.62，主副拱拱軸線均采用拋物線。主副拱之間通過不斷扭轉的風撐連接，風撐截面為0.8m鋼管。由于現狀橋梁不宜設置拉索，在現狀橋梁兩側新建一座Sm寬的人行橋，新建人行橋與現狀賈魯河人行道相互連接，人行橋橋梁結構形式采用鋼筋混凝土箱梁，梁高1.5m，橋梁墩臺位置及斜交角度與原橋一致，橋梁西側跨徑組合為（20+19.977+19.868+19.874+19.876）m，橋梁東側跨徑組合為（20+20+20.075+20.159+20.136）m。拱肋通過拉索與人行橋相連接，拉索整體呈網狀，拉索在拱肋端為固定端，在箱梁頂端為張拉端。圖2橋梁立面布置圖。

5主體結構設計

5.1上部結構

主拱采用厚度為20mm的鋼管，副拱采用厚度為20mm的鋼管，為了方便運輸與吊裝，主副拱共劃分為9個節段，風撐采用厚度為12mm的鋼管，風撐與主、副拱肋焊接。主副拱內均設置縱向I型加勁肋，主拱設置16片，副拱設置12片，加勁肋高120mm，厚10mm。主副拱內在風撐位置與拉索位置相應設置橫向的環形加勁肋，加勁肋厚度14mm。人行橋上部采用等高度鋼筋混凝土箱梁，箱梁寬5m，布置為單箱雙室，頂板厚為0.22m，底板厚度0.22-0.42m，端橫梁寬1.2m，中橫梁寬1.6m，腹板厚0.4-0.5m。箱梁外側采用直腹板，懸臂長度0.25m，在梁端位置懸臂加長至1.53m，與原橋人行道相接。

5.2下部結構

拱肋端部插入混凝土拱座內，拱肋通過剪力釘和錨筋與拱腳可靠連接，剪力釘型號采用中19×200mm，間距300mm，錨筋采用直徑為28mm的鋼筋。主拱拱腳頂面尺寸為3m的圓，拱腳底面尺寸為4.5m的圓，副拱頂面為2.5m的圓，底面為3m的圓，拱腳高度10m，拱腳中間尺寸線性變化。拱底設置8.5×8.1m的承臺，承臺高度2.5m，承臺下設置5根直徑1.5m的鉆孔灌注樁。人行橋橋墩采用直徑1.0m的圓柱式橋墩，下接直徑1.2m的鉆孔灌注樁，墩頂與墩柱之間各設置一道柱間系梁，樁頂設置一道樁間系梁。墩柱與系梁采用C40砼，樁基采用C30水下砼。

5.3斜拉索設計

雙幅人行橋通過18根拉索與拱相連，斜拉索整體呈網狀，拉索在兩幅橋上反對稱布置，斜拉索上方通過耳板與拱肋相接，下方通過耳板固定在箱梁上。斜拉索采用防腐性能優越的環氧噴涂無粘結鋼絞線斜拉索體系，索體采用s15.2mm環氧噴涂鋼絞線成品索，張拉端和固定端采用配套定型產品。

6主體結構分析

6.1模型建模

橋梁采用結構分析軟件Midascivil/870建立單梁模型進行計算分析。計算分為4個施工階段，包含下部基礎及拱腳施工，鋼拱及人行橋落架（滿堂支架法施工）、人行橋二期施工，安裝吊桿并進行張拉，收縮徐變階段。拱肋計算荷載主要包含自重、風荷載、整體升降溫、吊桿張拉力。單梁模型結構離散成455個單元，424個節點。圖3為結構計算模型。

6.2拉索張拉力

單幅橋梁共設置9根拉索，拉索最大長度達到72m，拱肋端為固定端，箱梁頂面端為張拉端，由于拱肋僅作為裝飾結構，拉索張拉力不宜過大，但是考慮橋梁的景觀性，拉索垂度也不宜過大，因此控制拉索垂度成為控制張拉力的一個關鍵因素。本橋斜拉索控制力按照其最大下撓值不超過L/350控制，（L為拉索長度），達到肉眼無法察覺到索體下撓，以達到更好的景觀效果。最終確定拉索張拉力為15KN，拉索最大下撓值13cm。

6.3計算結果

單梁計算結果表明，在承載能力極限狀態下，主拱肋最大拉應力81.6MPa，最大壓應力84.2MPa，均位于拱腳區;風撐最大拉應力81MPa，最大壓應力84Mpa。在正常使用極限狀態下，主拱肋最大拉應力71.5MPa，最大壓應力73.8MPa，均位于拱腳區;風撐最大拉應力71MPa，最大壓應力73Mpa。在一階模態下，屈曲穩定系數為66，大于4，穩定性滿足要求。

7結語

該橋在保證安全性、經濟性，并滿足了橋梁遠期通航要求的前提下，考慮了造型別致、景觀優美、與周邊環境及原橋梁相適應。原橋結合相互交叉的拱肋造型，相得益彰，對于公路橋景觀提升改造提出了一個新的思路。該橋與2018年7月完成設計，2018年12月開始施工，相信在精心設計和施工下，該橋將成為周口市一個標志型建筑。