某異形人行景觀橋結構設計研究

姜長宇，劉娟，吳波

（1.東南大學建筑設計研究院有限公司，南京210096；2.南京工大橋隧與軌道交通研究院有限公司，南京210031；3.南京工業大學交通運輸工程學院，南京210009）

1 引言

設計景觀橋梁需要因地制宜，在環境保護的基礎上，將美學藝術充分應用，最大限度地開發景觀資源和發揮周邊環境與橋梁的美學創造[1～3]。在國外由結構師、建筑師和材料工程師等許多領域合作完成的橋梁創新項目不斷增加，形式新穎、造型獨特的橋梁成為城市一道亮麗的風景[4～6]。位于蘇州工業園區的金雞湖西側CBD 蘇州中心星港中心過街人行天橋是該地區景觀系統工程的一個重要組成部分，人行天橋工程項目在方案設計階段就同步開展了橋梁景觀的研究和設計，并把橋梁造型的藝術美作為選擇橋型設計方案的重要條件，同時要求景觀建設方案能夠滿足環保、觀光和休閑等多方面功能需求。為了滿足景觀設計需求，星港中心過街人行天橋擬采用獨特、新穎的建筑造型，由于結構形式復雜，設計過程中能夠借鑒的資料和案例較少，其結構設計需要專門的研究。本文以該橋工程項目為背景，對具有異形特點和景觀要求的星港中心過街人行天橋的北主橋的結構設計進行了研究。

2 人行天橋的景觀要求

2.1 景觀工程背景與景觀設計構思

蘇州中心的景觀設計分區見圖1，圖中的阿數：1 代表星港中心過街人行天橋，星港中心過街天橋分為北橋和南橋2部分；2 指蘇州中心ABC 屋頂平臺的景觀工程；3 指時尚步行街；4 為世紀廣場；5 指H 屋頂花園。本文將對星港中心過街人行天橋進行結構設計研究。從圖1 可看出，星港中心過街人行天橋是蘇州景觀項目的重要組成部分，南北橋西側與湖濱香樟園和市民廣場銜接，東側銜接蘇州中心裙房3 層。天橋景觀項目設計構思：金雞湖畔城市空間的延伸、空中的公園，滿足游客休閑觀光的需求。圖2 為星港中心過街人行天橋橋面景觀設計方案效果示意圖，綠樹、花草的設計構思是希望能給通過的行人提供花園式體驗。但為了滿足在橋面能夠種植大型喬木的需求，天橋橋跨結構將需要在局部地方設置樹洞。該橋的另外一個特點是橋址位置在公交汽車站附近，要求該橋建成后能為上、下車乘客提供雨棚的功能。景觀設計方案還要求在橋上開洞，一方面為了解決橋下采光問題，另一方面希望能給游客帶來與眾不同的視覺體驗，圖3 為橋跨結構開通構思的效果示意圖。

圖1 蘇州中心景觀設計項目組成

圖2 星港中心過街人行天橋景觀工程效果示意圖

圖3 橋面開洞效果示意圖

2.2 其他要求

還有以下3 個問題在結構設計時需要考慮：

1）下部結構（橋墩和基礎）位置的確定。橋址位置附近建筑物密集，主要有地鐵通道及地鐵3 號線東方之門站、星港街公路隧道、星港街地面道路、地下車庫及湖濱變電站等。復雜的地形和地理條件將會對下部結構的設計產生顯著的影響，圖4 為項目區地下建筑分布示意圖。

圖4 項目區地下構造物布置示意圖

2）標高受限。梁底最低標高受星港大道橋上凈空的影響，因為星港街屬于市政主要干道，其上凈空要滿足規范的要求，該橋要求橋下凈空大于或等于5.5m。橋面標高受兩側連接構造（蘇州中心裙樓和休閑廣場）的限制。上述2 個因素將影響梁高的設計取值。

3）飾面清水混凝土要求。因為該橋景觀要求較高，因此，要求主梁和橋墩均采用清水混凝土，并達到飾面清水混凝土的要求，工藝要求與普通混凝土有很大的不同。

3 結構設計

3.1 北橋總體設計

北橋共包含主橋1 座、分支橋梁3 座，分支橋通過橋臺與金雞湖畔香樟林銜接。北橋主橋采用預應力混凝土連續剛構形式，跨徑布置約為：51m+25m+30m，其中邊跨及中跨跨越星港橋，中墩落在星港街中央分隔帶中。分支橋梁均采用預應力混凝土連續剛構、雙懸臂形式，跨徑為24～27m，主橋和分支橋梁造型為空間異形結構，均采用飾面清水混凝土要求。為了滿足景觀設計需求：在橋跨結構頂面布置綠化，綠化設置平均厚度為50cm；為了達到能在橋上種植大型樹木的需求，在橋跨結構局部的地方設置樹池；主橋部分還設置了4 個異形鏤空天井。

3.2 上部結構設計

主橋主梁縱向為變高度設計，以西側裙房為第一跨起點，西側梁端橫梁位置的梁高取1.7m，依次2 個橋墩處的梁高分取2.3m 和2m，主橋另一側梁端與分支橋梁以牛腿的形式連接，此處的梁高取2m。

主橋箱梁橫斷面形狀見圖5，圖5a 對應標準段，圖5b 對應開洞處（設置天井）。標準段橫斷面為單箱多室，為了滿足橋上種植樹木的需求，個別箱室采用開口形式。跨中和支點附近腹板厚度分別取50cm 和70cm。第一跨橫梁加厚段長度分別為5m 和8m，過渡段長度為3m，腹板變化采用平行過渡。第二跨和第三跨腹板變化均采用線形過渡形式，過渡段長度分別為5m 和3m。

圖5 箱梁橫斷面構造圖

裙房側端橫梁厚度為2m，厚度為2m 端橫梁；兩中墩位置處橫隔梁厚度均設置為3m，在牛腿處（主橋與分支橋梁銜接位置）設置2m 厚的端橫梁，牛腿尺寸大小為1m（縱向）×0.85m（豎向）。

3.3 異形橋墩設計

主橋中間2 個橋墩形式近似馬蹄蓮式造型，橋墩形式和構造見圖6，屬于空間曲面異形形式的橋墩：最下段5m（或4.5m）為圓臺型，地面處直徑1.8m，按1：15 斜率向上漸變；接著為圓形截面漸變過渡為橢圓形截面，短軸為橫橋向、長軸為橋縱向；最后，按橢圓截面向上漸變，直至與梁底銜接，設計成與梁體相切。

圖6 橋墩一般構造圖

3.4 基礎布置

基礎采用樁基礎的形式，樁基礎平面布置示意圖見圖7，樁基礎的具體尺寸和構造見圖6。承臺間設置系梁，采用鉆孔灌注樁，直徑為1.2m。

4 結語

景觀異形橋梁的設計過程復雜，牽涉面廣，往往需要多學科和多專業人士共同合作研究完成。

圖7 樁基承臺平面布置圖

有較高景觀需求的蘇州星港中心過街人行天橋的結構設計特點為：橋跨結構外形呈現西窄東寬、且東邊分叉；橋墩采用墩梁固結方式，且采用流線型過渡方式；橋跨結構采用弧形多室箱梁，且局部開洞（天井）提供橋下自然采光；箱梁局部箱室采用開孔方式實現樹洞的設置，滿足在橋上種植大型喬木的需要。