寧平華，樂小剛，楊 勇

（廣州市市政工程設計研究院，廣東廣州 510060）

0 引言

綿陽建城有二千多年的歷史，人杰地靈，素有“富樂之鄉(xiāng)”之稱，有著豐富的歷史文化底蘊；綿陽是國務院批準建設的中國唯一的“科技城”，有“西部硅谷”的美譽。涪江、安昌河和芙蓉溪三條河流流入城內(nèi)并在城中心的東南處交匯，市區(qū)山青水秀，環(huán)境優(yōu)美，可謂是“山水之城”。

三江大橋工程位于城南新區(qū)主干路紅塔街路，跨越涪江，是區(qū)域內(nèi)路網(wǎng)體系的重要節(jié)點。兩端順橋方向接紅塔街路規(guī)劃寬度40 m，為交通性主干路，設計時速60 km/h,主橋雙向6 車道。大橋西起規(guī)劃路，自西向東分別跨越西岸的涪濱路、涪江和東岸的綿鹽大道后接地，橋位處江面寬約600 m，距三江口約2.5 km，位于桃花島和三江大壩之間。

綿陽三江大橋作為三江口區(qū)域的標志性建筑，必然要求在滿足功能的條件下，與自然環(huán)境和諧，與城市特點相符，體現(xiàn)綿陽市的特殊歷史文化，達到建筑景觀和功能融合統(tǒng)一。為此，綿陽市規(guī)劃局和建設局于2007年1月組織了全國橋梁方案招標，業(yè)主的標書要求該橋的建設目標為：

（1）滿足交通功能。橋梁建成后能夠為兩岸交通往來提供方便快捷的交通服務，通過合理的交通組織，改善區(qū)域交通格局，促進區(qū)域經(jīng)濟、社會發(fā)展。

（2）營造公共空間。橋梁建成后，利用橋面人行道、觀景平臺及橋頭廣場等為綿陽市民提供公共活動空間，提升生活品質，增進市民對城市的認同感、榮譽感和歸屬感。

（3）凸現(xiàn)城市形象。通過橋梁的造型、景觀設計，使橋梁成為旅游觀光的景點和藝術品，弘揚綿陽優(yōu)秀的歷史傳統(tǒng)和人文精神，展示綿陽城市文化，彰顯城市品位，凸現(xiàn)綿陽新形象。

（4）增強城市吸引力。橋梁建成后，能夠體現(xiàn)綿陽的經(jīng)濟、科技實力，成為綿陽對外宣傳、交流的名片，加深城市吸引力,增強投資者信心。

在全國眾多的橋型方案中，疊層曲線組合斜拉橋方案獲得了業(yè)主和專家一致青睞，作為滿足要求的實施方案。下面簡要介紹設計理念。

2 設計理念

（1）基本原則：橋梁建筑必須遵循“功能適用、結構安全、造價經(jīng)濟、結構耐久、造型美觀、環(huán)境協(xié)調(diào)，技術先進”和工程可實施性的總技術目標。

（2）規(guī)劃原則：橋梁應滿足道路交通規(guī)劃的要求，還應處理好與周邊設施、建筑等規(guī)劃的關系，使橋梁與環(huán)境、生態(tài)相協(xié)調(diào)，營造出水、橋、城一體的城市形態(tài)。

（3）創(chuàng)新原則：對有標志性要求的城市橋梁應避免與市內(nèi)已有橋梁的雷同，充分吸取國內(nèi)外橋梁設計和建設的新理念、新材料、新工藝和先進經(jīng)驗，在結構造型和新技術應用方面有所創(chuàng)新。

（4）人本原則：營造安全、舒適的公共活動空間，提升生活品質,增進市民對城市的認同感、榮譽感和歸屬感。

（5）城市名片：把該城市中的突出位置和重要橋梁作為藝術品和旅游景點來進行設計，力爭創(chuàng)造出具有國際特性的優(yōu)秀橋梁，使工程、景觀、自然環(huán)境及人文環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一，設計出安全、美觀、經(jīng)濟的標志性工程，使它成為該城市亮麗的名片。

3 方案構思

本次方案設計導入建筑景觀的設計理念，從橋梁的建筑與景觀出發(fā)，使橋梁巧妙地融入自然環(huán)境，同時又成為具有代表性和象征性的人文景觀。在充分了解地域環(huán)境及功能需求等的前提下，設計出了“子云飛揚”（該橋原名子云橋）——曲線疊層組合斜拉橋方案。采用現(xiàn)代橋梁造型，結合生態(tài)、環(huán)保、人性化理念，構思出“雙鶴起舞”之主題，使橋梁與區(qū)域的特性相吻合。在橋塔設計上，充分展現(xiàn)橋梁建筑力與美的結合，并巧妙融合了符號學和建筑力學，剛柔并濟，在弱化建筑剛硬冰冷的體量感的同時，增加了建筑的審美性和時代感。兩個白色橋塔猶如兩只白鶴相視齊舞，引吭高歌，與周邊的小枧生態(tài)濕地公園的環(huán)境氛圍相吻合。大橋姿態(tài)動感、挺拔，與周邊規(guī)劃有機協(xié)調(diào)，同時為整個城市增添了活力。圖1和圖2大略展示了方案構思演變過程。

圖1 疊層曲線組合斜拉橋方案構思演變圖

圖2 橋塔造型構思演變圖

根據(jù)先進的設計理念和細致的方案構思，該方案創(chuàng)新具有如下特點。

（1）橋位形象突出

將橋梁位于水面中央，周圍環(huán)境開闊，形象十分突出，構思新穎，造型獨特，追求創(chuàng)新，并結合現(xiàn)代高科技術，必將成為“城市會客廳”中一件光彩奪目的藝術品，加之其具有世界名橋的特質，與綿陽“會客廳”的定位相吻合，構建出嶄新的城市旅游亮點，開創(chuàng)新時代的橋梁特征。

（2）雙索曲直梁體系——雙橋共塔

該橋在梁的布設形式上采用了大膽新穎的構思，將人行橋布置于上層，人行橋由拉索聯(lián)系于車行橋的兩個主塔上（即雙橋共塔），如雙鷺展翅對舞。人行橋采用S 形曲線的布設，宛如一條優(yōu)美飄逸的彩帶飛跨于涪江之上，為游人創(chuàng)造了新的觀景感受，形成一個休閑觀光的公共空間，不僅滿足了一般的通行要求，更豐富了旅游觀光視點。S 形的自由曲線打破了傳統(tǒng)橋梁直線型的固有印象，賦予橋梁新的活力。

（3）三維立體的交通空間——人車分流

大橋方案采用人行橋與車行橋分開布置的設計方案。車行橋位于下層，人行橋采用S 型的曲梁造型位于上層。三維立體的交通通行模式既滿足大橋基本的交通功能，也大大方便了游人欣賞大橋的自由性，并可以俯看大橋及江景，人行線路亦不會與車流發(fā)生沖突。車行橋位于下層，很好地解決了人流和車流之間的相互干擾，形成了車行與旅游行人分離的格局，為游人提供了更多的自由空間和安全保障。

（4）人性化的設計理念——無障礙設計

在人行橋的高程和縱波（4.5%）設計上，避免了兩岸的上橋人行梯道，實現(xiàn)了無障礙設計。行人自駁岸緩坡上橋，形成自然流暢的旅游觀光動線，提升了人行過橋的舒適性，充分體現(xiàn)了人性化的設計理念。

（5）豐富橋梁的旅游功能

該方案給游人創(chuàng)造了新的觀景感受，當人行過橋時自然地從左側走到了右側，能將兩岸及上下游景色盡收眼底，并能全面立體地觀賞大橋及涪江美景。當游人行至橋中時位于江心，同時也是橋梁縱坡的最高點，景觀視點極佳，經(jīng)彎橋跨越車道令人心曠神怡，不但可觀賞涪江美景，也可欣賞大橋的雄姿，提升了該橋的價值，大大拓展了交通和觀光功能。

4 結構設計

三江大橋主橋為三跨雙層斜拉橋，上層為S形人行天橋，下層為雙向6 車道車行橋。主橋跨徑組合為100 m+200 m+100 m，全長400 m。倒Y 型橋塔塔高98 m，主體結構高84.5 m，頂部裝飾高13.5 m；車行橋主梁采用大懸臂預應力混凝土箱梁，斷面尺寸：頂板全寬28 m，底寬12.3 m，懸臂長6.65 m，梁高3 m。人行橋為44 m+45 m+100.434 m+208.723 m+100.434 m+42 m+42 m（跨徑數(shù)值為按人行橋里程線展開之尺寸）七跨連續(xù)鋼箱梁斜拉橋，主梁采用鋼箱梁。斜拉索采用鋼絞線拉索，全橋共有68 根（其中車行橋52 根，人行橋16根），最大索長 1 08.8 m，重 4 .5 t。

主橋主塔基礎采用承臺接鉆（沖）孔灌注樁基礎。在每根塔柱下布置一個14.8 m ×14.8 m 的鋼筋混凝土承臺，單個橋塔基礎下布置20 根Φ2.2 m的鉆孔灌注樁。該橋索塔呈倒Y 型不對稱結構，塔柱底面高程450.83 m，頂面高程547.83 m，索塔總高度為97 m。橋塔錨索區(qū)以下塔柱為鋼筋混凝土結構，錨索區(qū)及以上部分采用鋼塔柱。主橋立面、平面和橫斷面布置分別在圖3、圖4和圖5示出。

5 關鍵技術

5.1 疊層曲線組合結構體系

綿陽三江大橋分為上下兩層，上層為S 形飄帶的兩塔人行斜拉橋，下層為兩塔車行斜拉橋。上層人行橋采用鋼箱梁結構，下層車行橋采用混凝土箱梁結構。由于梁體的結構完全分離，對其提供彈性支承的斜拉索也是完全獨立的兩部分，即分別包含人行橋斜拉索和車行橋斜拉索。雖然兩部分斜拉索相互獨立，但是橋塔共用。

5.2 大跨度曲線人行橋

對于車行橋來說，主跨200 m 的斜拉橋跨徑并不大，國內(nèi)在這方面也有大量的工程先例，但是，相對于人行橋來說，100 m+200 m+100 m（對應于人行橋里程線，人行橋橋跨組合應為100.4 m+208.7 m+100.4 m）如此大跨度的專用人行斜拉橋在國內(nèi)外均極其少見。倫敦千禧橋的跨徑組合為81 m+144 m+108 m，據(jù)統(tǒng)計，綿陽三江大橋人行橋跨度為同類橋型中世界第一跨。

5.3 不對稱橋塔

橋塔采用不對稱的中塔柱設計，人行橋側的中塔柱為箱形的空心混凝土結構，其橫斷面尺寸大，而另一中塔柱為圓形的實心混凝土結構，其橫斷面尺寸小，與人行橋的曲線形狀相呼應，壓力大的塔柱尺寸大，壓力小的尺寸小，達到結構受力和視覺效果統(tǒng)一，是力與美自然結合的典范。該橋塔本身橫向不對稱的結構形式在國內(nèi)外大型的橋梁中未見，填補了這方面的空白。

圖3 主橋橋型立面圖（單位：m,高程：m）

圖4 主橋平面布置圖（單位：m）

圖5 主橋橫斷面布置圖（單位：cm,高程：m）

5.4 基于高阻尼鏈桿與調(diào)頻質量阻尼器組合減振技術

行人步頻分布在 1 .60～2.40 Hz 這樣一個很窄的頻帶內(nèi)[1]，如結構自振頻率也在此范圍內(nèi)，人行就會感到不舒適并易誘發(fā)共振現(xiàn)象，所以國內(nèi)現(xiàn)行人行天橋設計規(guī)范有天橋結構自振頻率大于3 Hz 的要求，而跨度大于50 m 的梁式橋就較難滿足此要求，這就需要進行減振和考慮舒適度的設計。通過安裝調(diào)頻質量阻尼器進行人行橋人致振動的控制在國內(nèi)外已經(jīng)有了一定的成功應用例子，例如倫敦千禧橋通過安裝調(diào)頻質量阻尼器和粘滯阻尼器成功地解決了棘手的人致振動問題。

本設計在盡量減少影響人行橋和車行橋的外形的前提下，在人行橋和車行橋之間設置3 對高阻尼鏈桿來增加結構的整體剛度和結構阻尼，在中跨和邊跨共設了4 套調(diào)頻質量阻尼器TMD，明顯地改善了人行橋的動力性能，滿足了舒適度要求。

針對該橋人行橋跨越車行橋的特點，通過計算與分析，確定設置3 對人行橋與車行橋之間鏈桿。這3 對鏈桿所處位置分別如下（見圖6）。

（1）在中跨人行橋和車行橋水平相交的位置，設置一對豎直鏈桿，在人行橋主跨6 號拉索處，約在中跨跨中左右各30 m 處。

（2）在邊跨人行橋、車行橋具有相同高程處設置一對水平鏈桿，位置在人行橋邊跨5 號拉索處，距塔約57 m 處。

（3）在人行橋中跨4 號拉索處設置一對斜向鏈桿，位于主跨跨中兩側約54 m。

設置鏈桿后，人行橋的頻率尤其是側彎頻率顯著增加，落入敏感頻率范圍的模態(tài)數(shù)也減少。共需要 4 套調(diào)頻質量阻尼器，所有質量阻尼器的總質量為 4 2.49 t。減振系統(tǒng)的附加質量減少了約60%。減振系統(tǒng)和鏈桿桿系統(tǒng)的總成本可降低一半。

根據(jù)計算，該工程的TMD 參數(shù)設計見表1。

圖6 三對鏈桿所在位置有限元模型圖（俯視圖）

表1 TMD 設計參數(shù)表

TMD 實測結果表明：在安裝TMD 前和TMD鎖定不工作時，三江大橋在主跨作用200～250 人的條件下，三江大橋就發(fā)生了大幅橫向振動，穩(wěn)態(tài)下的最大水平加速度就達0.30～0.35 m/s2，遠遠超過正常行走的最佳舒適度指標0.1 m/s2。在TMD全部開啟狀態(tài)下，在主跨400 人行走激勵時，穩(wěn)態(tài)下的最大水平加速度只有0.08 m/s2左右，減振效果十分明顯，達到了預期的目標。

5 結語

該工程于2009年1月開始施工，2013年順利建成通車。該橋的建成已成為綿陽一道亮麗的風景線，實現(xiàn)了當?shù)卣腿罕姷囊蠹百碓?。通車后的試驗和檢測表明，該橋的結構體系是安全可靠的，其高阻尼過鏈桿和TMD 組合技術是行之有效的，能夠經(jīng)濟有效地解決大跨度人行橋的舒適性問題，可供其它工程借鑒。

[1] 陳政清,華旭剛.人行橋的振動與動力設計[M].北京:人民交通出版社,2009.