鎮江金山湖西津灣景觀橋方案設計

張大超，余永進

（鎮江市規劃設計研究院，江蘇 鎮江212000）

0 引 言

近年來隨著城市的快速發展，城市橋梁在滿足基本的交通功能之外，人們對橋梁建設提出了更高的要求，城市橋梁被賦于新的景觀意義。

2016 年7 月，交通運輸部發出《關于推進公路鋼結構橋梁建設的指導意見》，我國及江蘇省根據該意見要求，將加塊推動鋼結構橋梁工程的建設。

1 工程概況

1.1 區域位置

項目位于鎮江北部濱水區，跨越現狀運糧河，連接西津灣地塊與外部市政道路（見圖1）。

圖1 區域位置圖

橋位處河口寬度約60 m，西側為現狀新河西岸路，交叉口距河道擋墻處約35 m，上游約200 m處有一提籃拱橋。

1.2 水文、地質條件

鎮江位于長江與大運河的交匯處，金山湖位于江蘇省鎮江市金山風景區的西北側。

運糧河與金山湖連通，長江與金山湖直接聯系，歷史最高洪水位為6.48 m（黃海高程），常水位3.85 m（黃海高程）。

根據地勘資料顯示，該場地范圍表層有較厚的②2層淤泥質粉質黏土，厚度達20 m 左右。

1.3 技術指標

（1）道路等級：城市支路。

（2）設計車速：20 km/h。

（3）設計荷載：汽車荷載，城-B 級。

（4）抗震要求：基本烈度Ⅶ度，動加速度峰值0.15g。

（5）通航功能：3 m 凈高（常水位下滿足游船通過）。

2 橋梁總體設計方案

2.1 我國橋梁景觀設計現狀

目前我國橋梁景觀設計存在一些誤區：一是橋梁“外包”式設計，橋梁景觀僅是對橋梁設計的后期包裝；二是橋梁景觀的“偽橋型”，如梁橋加上斜拉索、懸索或蝴蝶拱等裝飾構件。

2.2 橋型選擇

該橋應與西津灣景區總體規劃融合，橋型應考慮以下限制因素：

（1）橋梁宜采用外觀輕盈、建筑體量較小的結構型式，橋面以上結構高度不宜超過8 m。

（2）橋位處水面寬42 m，從通航及景觀角度考慮水中不宜設置橋墩。

（3）接線道路起點現狀標高較低（6.6 m），設計洪水位較高（6.48 m），接線長度較短（35 m）。

（4）接線縱坡不大于3.5%（非機動車通行）。

綜合上述限制條件，該橋型方案結構高度宜控制在1.2 m 以內。本文結合經濟、美學等指標，提出以下三種橋型方案。

2.2.1 方案一——三角形鋼桁架橋

鋼桁架橋在減小梁高、降低自重、縮短接線長等方面有顯著優勢，在特定限制條件下，該橋型通常會成為既經濟又美觀的合理選擇。例如建于1907 年的上海外白渡橋目前保存完好，且已成為上海的標志景觀之一。

方案一為單跨三角形鋼桁架橋，跨徑62 m。上部主桁架采用帶豎桿的華倫三角形腹桿體系，節間長5 m，主桁高5.6～7.4 m，高跨比為1/11.0，主桁架中心距11.7 m，寬跨比1/4.66，上下弦桿選用箱形斷面。橋面鋼箱梁寬18 m，截面高度1 m。橋臺為一字形橋臺，樁基礎，樁徑1.2 m（見圖2、圖3）。

圖2 總體布置圖（方案一）（單位：cm）

圖3 橋型效果圖（方案一）

2.2.2 方案二——拱形鋼桁架橋

借鑒地中海馬耳他瓦萊塔大港口新圣埃爾莫防洪堤人行橋設計思路，在方案一的基礎上，優化鋼桁架建筑高度及線形。

方案二采用單跨拱形鋼桁架橋，跨徑62 m。上部主桁架采用經典拱形鋼桁架，節間長5 m，主桁高2.0～5.5 m，高跨比1/11.3。主桁架中心距11.7 m，寬跨比1/4.66，上下弦桿選用箱形截面，橋面鋼箱梁，寬18 m，截面高度1.2 m。橋臺為一字形橋臺，樁基礎，樁徑1.2 m（見圖4、圖5）。

圖4 總體布置圖（方案二）（單位：cm）

圖5 橋型效果圖（方案二）

2.2.3 方案三——鋼槽梁

槽形梁結構高度取決于其橫向跨度，縱向跨度對其影響較小。槽形梁具有建筑高度小、空間利用率高、阻止車輛外翻等優點。

方案三采用三跨簡支鋼槽形，跨徑組合7 m+48 m+7 m。上部腹板主梁高2.5 m，寬1.5 m，腹板間距11.5 m；橋面鋼箱梁寬18 m，高0.95 m，梁底寬13.8 m。下部橋墩采用雙柱式橋墩，橋臺采用輕型橋臺，樁基礎，樁徑1.2 m（見圖6、圖7）。

圖6 總體布置圖（方案三）（單位：cm）

圖7 橋型效果圖（方案三）

表1 為方案二與方案一、三的比較，與橋位處西津灣地塊規劃風格一致，景觀風格好，經濟指標合理。故推薦方案二——拱形鋼桁架橋。

表1 橋型方案比較

3 結構計算分析

采用midas Civil 軟件建立拱形鋼桁架橋（方案二）全橋三維模型，鋼桁架橋節點桿件選用桿單元模擬，橋面梁采用梁單元模擬，橋面鋪裝、護欄等二期荷載簡化為均布荷載加載在相關梁單元上，從施工階段至運營各階段進行仿真模擬分析。

根據《公路鋼結構橋梁設計規范》（JTG D64—2015）相關條文要求，對鋼桁架橋進行以下分析計算。

3.1 橋梁強度計算

按承載能力極限狀態驗算鋼桁架橋強度，計算結果見表2、表3。

表2 主桁架強度計算

表3 橋面鋼箱梁強度驗算計算結果

由表2、表3 可見，鋼桁架橋上部各構件強度均能滿足規范要求。

3.2 橋梁疲勞計算

根據《公路鋼結構橋梁設計規范》（JTG D64—2015）第5.5.1 條規定，承受汽車荷載的結構構件與連接，應按疲勞細節類別進行疲勞驗算。該橋鋼箱梁疲勞荷載選用計算模型Ⅰ。經計算，構件最大正應力幅、剪應力幅分別為56. 8 MPa、7. 3 MPa，均能滿足規范要求。

4 結 語

當前越來越多的橋梁建設不再過度關注交通功能，而是對橋梁景觀功能提出了更高的要求。只有在橋梁工程建設全過程中引入景觀設計概念，在安全、適用、經濟、耐久的基礎上加以創新，考慮橋位處地形、地貌及人文，才能使橋梁具有獨特的風格。