某校園景觀橋設計方案比選分析

葉明月 董桔燦

(深圳市市政設計研究院有限公司 廣東深圳 518029)

0 引言

優秀的橋梁設計產品離不開合理適宜的方案比選工作[1]，景觀橋梁除了實現基本交通功能，同時具備彰顯文化、提升景觀功能[2]。景觀效果實現途徑可以通過橋梁結構裝飾或者結構形式創新兩種方式[3]，不同的方式可能采取不同的材料和結構形式，其造價也不同。通過方案比選，往往能針對關鍵因素進行深入分析，得到比較清晰的對比結果，對實現橋梁設計目標具有指導意義。而景觀橋梁文化功能的實現要結合具體情況，總的來說在景觀橋梁方案比選過程中需要綜合考慮橋梁設計需求、安全、經濟、景觀、文化、技術等多個因素。本文以某校園景觀橋設計方案比選為例分享校園橋梁設計方案思考。

1 工程概況

擬建橋梁落地在金井鎮晉南水城區域內，晉南水城占地413.33 hm2，校區依山傍海，與金門隔海相望，環境優美、交通便利，規劃建成集科技、文化、教育、商貿及商住于一體的宜居城市綜合體,如圖1所示。場地寬約30 m～100 m，場地西側400 m外為內海，內地表水與內海相通，受海水漲落影響明顯，地下水主要為第四系孔隙水、風化帶網狀孔隙裂隙水，上部局部為上層滯水。橋梁跨河連接北側教學區、圖書館和南側規劃書院。橋梁可供莘莘學子休閑散步，相應的配套可供休憩，方便進出游覽，也能滿足不同的交通需求。同時橋梁坐落在書院入口廣場，濱水空間充足，配合周邊建筑朝向，景觀視野與校園景觀軸相呼應。順應水岸和山勢，因地制宜，與兩院沿湖公共建筑遙相呼應，為園區重要的景觀節點。

圖1 橋梁周邊環境

2 橋型方案構思與分析

橋選型主要提升校園景觀特點，展示校園文化特色，實現景觀與文化相結合的特色橋梁。結合橋梁特點及現場條件要求，從以下三方面考慮方案：

(1)歷史文化：閩南地區一直有建設拱橋的傳統，最早連接晉江和泉州城區的泉州大橋，現在連接泉州和晉江的主要交通樞紐的田安大橋，均為上承式拱橋，本次設計思路也主要參考該種結構橋型，以貼合區域文化的需要。

(2)整體布局：該橋位于校園禮儀軸和生活服務軸之間，貼合風水，水景視線近端為橋和湖面，水景視線遠端為圍頭半島海灣和沙堤，視覺上具有一致性，橋梁設計考慮緩和的曲線形態融為一體。山景主要為規劃書院后的現狀山體，與設計橋面標高高差約15 m，山脊線、橋位線、天際線和諧統一，共同構成景觀亮點。

(3)學科特色：設計方向考慮與其校區總校區內橋梁結構體系一脈相承，體現學校橋梁結構鮮明的學科特色，目前校區內有鋼管混凝土懸帶拱橋及UHPC混凝土拱橋，同時結合學校師生的研究成果，本次設計考慮采用類似結構。

3 橋型方案比選

(1)UHPC連續懸帶拱橋

結合拱橋和懸帶橋各自優點，同時充分利用UHPC抗壓強度高的特性，考慮采用拱結構和懸帶結構結合起來的新體系。如圖2所示，橋梁主跨104 m，按照三跨(30+36+30)布置，橋面板高0.08 m～0.15 m，拱肋厚0.25 m～0.35 m，橋寬6.0 m，最大縱坡控制在8%以內，橋下凈空高度按>2.5 m考慮，合理的坡度與凈空設計保證了行車安全。其中懸帶結構由拱支撐，結構形成一個自錨體系，懸帶結構產生的水平力通過混凝土斜撐傳遞到基礎，分擔一部分拱的水平分力[4]，相較傳統拱橋結構更顯輕盈飄逸。

配合橋梁設計主題，橋梁整體設計為蜿蜒的波浪線形，與校區整體景觀及天際線協調，拱座和橋臺不規則的菱形方塊增加力感的同時保證了結構的穩定性。兩側與步道順接，同時配合輕巧的懸帶橋面板，發揮了材料優勢特性[5]，彰顯了學校研究成果，融入兩岸公建景觀，成為校區景觀設計一個重要節點。

(2)UHPC橋面波形鋼腹板連續梁橋

結合波形鋼腹板結構強度高、自重輕、跨越能力強的特點，考慮主結構采用鋼-混凝土組合橋波形鋼腹板的結構設計。如圖3所示，橋梁主跨100 m，按照三跨(30+36+30)布置，橋寬6.0 m，橋面縱坡控制在合理范圍內，保證行走跟通車的順暢。橋下凈空高度按>2.5 m考慮。其中結構由兩片波形鋼腹板支承上部橋面板，呈三角形布置在單鋼管混凝土懸桿上。

波形鋼腹板模仿閩南傳統紅厝的形狀，配合紡錘形的橋墩，形成“千丈虹橋望入微，天光云影共樓飛”的景觀效果。配色與校區樓宇和諧統一，延續校區景觀的一致性，磚紅色的波形鋼腹板像一座閩南傳統石厝巷子一樣架在南北兩岸之間，形成鮮明地標性景點。兩側與步道順接，保證兩側人行道流暢，其獨特顏色給校園賦予了鮮明的地方文化特色。

(3)五孔鋼筋混凝土連續拱橋

本方案采用簡潔的五孔連續鋼筋混凝土拱橋結構，主要利用拱的作用通過水平推力把原本由荷載產生的彎矩應力變成壓應力或者大部分轉化為壓應力，充分利用混凝土材料的抗壓性能。如圖4所示，橋梁主跨99 m，按照五跨(15+20+25+20+15)布置，拱圈厚度0.5 m，橋寬6.0 m，橋下凈空高度按>2.5 m考慮。拱橋采用的是傳統拱橋形式，發揮了拱橋耐久性好，養護、維護費用低的特點。

橋梁簡潔形態給人一種清新感覺，橋梁曲線與環境融為一體，配合仿石材貼面，打造橋型景觀。橋梁立面、山脊線、天際線和諧統一，共同構成景觀亮點。兩側與步道順接，拱橋在水中的倒影像五連環一般美麗。不遠處鐫刻著“明德至誠，博學遠志”校訓的校園塔佇立在園區內，目睹了園區日新月異的發展歷程，彰顯了校園的文化。

如表1所示，綜合比較3個方案，在方案設計過程中都重點考慮了景觀效果，不斷地將橋梁與環境進行協調，其中UHPC連續懸帶拱橋在發揮UHPC材料性能的基礎上，以懸帶的風格賦予橋梁輕盈形態，與周邊環境完美融合，整體提升了校園景觀效果，在景觀效果方面表現最出色。

其次，3種方案的上部結構都是采用鋼管樁貝雷梁支架施工[6]，鋼管樁作支架立柱，有效克服了水流的影響，其中方案2的波形鋼腹板需要通過吊裝拼裝施工，并且波形鋼腹板的生產需要找專業廠家，一定程度增加了施工難度。方案1拱圈施工會存在一些難度，但是學校通過科研已經取得了這方面的技術成果，項目的實施推動了科研成果的落地，彰顯了學校的學科特色。從技術實施及結構特點比較，方案1具有更大的意義及價值。

從造價方面比較，方案2>方案1>方案3，方案2的波形鋼腹板需要專業廠家制造、運輸及拼裝，增加了相關費用，方案3施工簡單、工法成熟，造價最低，方案1采用的UHPC材料價格相對貴一點，但是總體在可接受范圍內。

綜合以上對比，綜合結構特點、施工、景觀、文化、造價等因素，推薦方案1。

表1 橋梁方案比較表

4 結論

橋梁設計需要兼顧安全、經濟、技術及景觀等要求，針對本文分析的金溪橋是一座校園景觀橋梁，在其方案設計過程中充分考慮了結構、文化及景觀比選，主要有以下幾點體會：

(1)校區景觀橋梁需要反映地域文化、學科特色、結構安全、景觀等多個因素，合理適宜的橋型對于提升校園景觀，彰顯學科特色具有重要的意義。

(2)對于UHPC材料在橋梁設計中的應用應該發揮其抗壓性能優越、強度高的特點，打造輕盈態橋梁結構。

(3)橋梁方案設計時就需要考慮結構安全、可實施性，要保證項目可以順利的實施，達到預期效果。