丹江口市滄浪洲生態(tài)濕地步行橋主橋選型與設計

周 濤 田 卿 何俊榮

長江勘測規(guī)劃設計研究有限責任公司 湖北 武漢 430010

隨著我們社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，城市橋梁建設更多的注重橋梁本身構造藝術、形態(tài)美學的設計，注重橋梁景觀的協(xié)調設計。只有完美的設計、符合城市區(qū)域景觀要求的橋梁，才能成為提升城市生活品質的重要工具，才能成為城市的名片[1]。

1 工程概況

步行橋位于丹江口水利樞紐大壩下游2.9km，橫跨漢江，是丹江口市“一江兩岸”濱江景觀帶核心，是丹江口市建設“宜居宜業(yè)宜旅”生態(tài)旅游城市的重要項目。橋梁右接滄浪洲濕地公園，左接沿江大道，橋梁全長1314m。橋位處漢江百年一遇水位93.78m（黃海高程，下同），最高通航水位90.82m，Ⅲ級航道。

2 主橋方案選型

2.1 設計思路

橋梁的景觀主要通過橋梁結構造型來反映，而結構造型需結合文化、周邊環(huán)境及舒適性來打造。

（1）文化：展現(xiàn)城市風貌，提升城市活力[2]

文化是一種社會現(xiàn)象，是人們長期創(chuàng)造形成的產物，同時又是一種歷史現(xiàn)象，是社會歷史的積淀物。文化性既是民族性和地方性，又是歷史性和時代性。具有文化性的步行橋才能扎根于當?shù)爻鞘校@得城市居民的認可；同時，越具地方文化的城市橋梁，越具標志性，也越能獲得認同感。

（2）協(xié)調：與環(huán)境協(xié)調，與生態(tài)融合

景觀橋梁與環(huán)境是一種相互延伸、相互滲透、相互補充的整體。橋梁作為一種帶狀形態(tài)的建筑物，還是需要適合的環(huán)境來襯托。河流的形態(tài)、兩岸的景觀等都影響著橋梁的布局，而將橋位選擇在恰當?shù)暮恿鲄^(qū)段，使其擁有優(yōu)美的景觀也是傳統(tǒng)橋梁擇位的重點。合適的橋位和富有特色兩岸景觀相結合，能創(chuàng)造出不同的橋梁場所體驗。

（3）舒適：營造小憩空間，強調快樂體驗

當今社會城市生活的豐富性，給橋梁賦予了更多的功能。如果把城市慢行系統(tǒng)打造成城市居民可親近、愿親近的小憩空間，強調“人”的快樂體驗，一定會深受城市居民歡迎。

2.2 方案選型

根據(jù)以上設計思路，結合丹江口市“一江兩岸”濱江景觀帶總體規(guī)劃，選擇了三個橋梁方案進行綜合比選。

（1）方案一：水都橋

水都橋案主橋采用現(xiàn)代感十足鋼結構，通過變換鋼結構油漆顏色并配合燈光亮化效果來展示丹江口作為因水而興的現(xiàn)代化水電城，主橋采用（55+2×90+55）m鏤空鋼桁架橋跨越主航道。

圖1 水都橋鳥瞰圖

（2）方案二：凌波橋

凌波橋以中國古老象形文字“水”為引導，體現(xiàn)丹江口因興建丹江口水利樞紐的水文化和作為南水北調中線工程源頭的“一江清水送北京”深遠影響，方案從平面體現(xiàn)“水”文字主干，橋梁融入漢江自然環(huán)境。主橋采用（45+45+90+180+90+45+45）m曲線斜拉橋跨越主航道。

圖2 凌波橋鳥瞰圖

（3）方案三：滄浪橋

滄浪橋以《孺子歌》“滄浪之水清兮，可以濯我纓。滄浪之水濁兮，可以濯我足。”滄浪洲歷史文化為題，結合滄浪洲歷史和滄浪洲濕地公園建設，方案主橋采用波浪狀提籃拱橋，從立面立體模擬波浪形狀。主橋采用新穎的（2×100）m提籃鋼拱橋跨越主航道。

圖3 滄浪橋鳥瞰圖

（4）橋梁方案比選

表1 主橋橋型比選表

方案一工期短，工藝成熟，維護費用少，投資較小，景觀效果好，作為步行橋實施方案。

3 主橋設計方案及計算

3.1 設計方案

主橋采用（55+2×90+55）m圓形鏤空鋼桁架橋跨越主航道，主橋全長290m，主橋全寬8.3m，橋面全寬6.0m。主橋橋型布置見圖4。

主橋圓形鏤空鋼桁架橋，圓筒外半徑4.15m，內徑為3.55m。桁架高度8.3m，桁架節(jié)間距5m。

橋墩采用花瓶式橋墩，樁基礎。

下部結構主墩采用搭設臨時鋼棧橋+雙臂鋼圍堰施工；上部結構鋼桁架在工廠預制、現(xiàn)場拼裝，采用頂推施工。

3.2 結構計算

采用Midas Civil建立空間桿系模型進行結構受力計算。

（1）強度驗算

上、下弦桿及腹桿、橫梁采用Q345D和Q390D鋼材，基本組合最大應力分別為175.7MPa（拉應力）、199.7MPa（壓應力）、216.3MPa（壓應力）、161.4MPa（壓應力），均小于規(guī)范容許值，強度驗算滿足規(guī)范要求[3]。

（2）剛度驗算

步行橋在人群荷載作用下的跨中最大位移值為60.8mm，即1/1480L＜1/500L，結構剛度滿足要求。

（3）穩(wěn)定性驗算

成橋穩(wěn)定考慮荷載為：自重、二期、人群荷載和風荷載。

在成橋工況下，一類穩(wěn)定安全系數(shù)K=11.46，本橋穩(wěn)定性滿足要求。

圖4 主橋橋型布置圖（單位：cm）

（4）頻率驗算

我國《城市人行天橋與人行地道技術規(guī)范》（CJJ 69-95）規(guī)定人行橋豎彎頻率f＞3HZ，跨度較大的橋梁幾乎無法滿足要求。歐洲規(guī)范規(guī)定，豎彎敏感頻率范圍為1.6HZ～2.4HZ[4]，當人行橋的自振頻率不在上述敏感頻率范圍時，認為人致振動問題可以滿足要求，否則應檢算人行橋在人群步行荷載下的加速度響應是否滿足行走舒適性條件。

經(jīng)計算，步行橋上部結構豎向自振頻率為1.46Hz，不在豎彎敏感范圍內。

4 結束語

滄浪洲生態(tài)濕地步行橋于2018年9月19日正式建成運行后，極大地優(yōu)化和充分發(fā)揮城市濕地公園及附近島嶼的親水、休閑功能，更加方便市民游園、休閑生活，成為丹江口市新地標景觀，顯著提升水都城市品位。

經(jīng)過2年多的運行，步行橋使用狀況良好，人行舒適性較好，發(fā)揮了巨大的社會效益。