楊　揚(yáng)，唐宗富，王　亮

(1.中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安　710000；2.中冶京誠(chéng)工程技術(shù)有限公司，北京　100073)

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淺析城市無(wú)背索斜拉景觀橋的結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計(jì)

楊揚(yáng)1，唐宗富1，王亮2

(1.中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安710000；2.中冶京誠(chéng)工程技術(shù)有限公司，北京100073)

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，城市化進(jìn)程持續(xù)推動(dòng)，城市跨河橋梁兼具聯(lián)接交通及景觀建筑的功能，已經(jīng)成為了城市風(fēng)景線越來(lái)越重要的組成部分，對(duì)景觀橋梁的設(shè)計(jì)要求也不斷提高。結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)例提出無(wú)背索斜拉類景觀橋設(shè)計(jì)方案，并就該類景觀橋的結(jié)構(gòu)選型及構(gòu)造設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，同時(shí)簡(jiǎn)要介紹橋梁景觀設(shè)計(jì)的重要性及未來(lái)趨勢(shì)，對(duì)同類景觀橋梁設(shè)計(jì)具有重要參考意義。

關(guān)鍵詞：城市橋梁；無(wú)背索斜拉；景觀設(shè)計(jì)

1工程概況

本項(xiàng)目位于某市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)，是未來(lái)該市城南的核心區(qū)域，周邊規(guī)劃有大量高檔社區(qū)，同時(shí)本項(xiàng)目跨越的河道也是該市內(nèi)主要景觀河流，河流兩岸綠化茂盛，因此對(duì)新建橋梁有較高的景觀要求。

本項(xiàng)目所在道路為城市主干路，橫斷面寬60 m。本橋位于跨越景觀河流處，連接該河?xùn)|西兩岸，是貫通該項(xiàng)目的重要節(jié)點(diǎn)?？绾訕蛄褐黧w結(jié)構(gòu)采用3～20 m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁，橫向四幅布置，橋梁與河道正交；橋梁景觀結(jié)構(gòu)設(shè)置于側(cè)分帶處，為無(wú)背索斜拉鋼塔結(jié)構(gòu)型式，鋼塔、拉索及錨梁自成一體，受力上與橋梁主體上部結(jié)構(gòu)完全分離。

2橋梁總體方案

2.1橋梁造型設(shè)計(jì)

結(jié)合本項(xiàng)目的水域環(huán)境以及周圍建筑的風(fēng)格，橋梁采用一座3跨20 m的梁式橋。梁式橋的形態(tài)具有很強(qiáng)的沿水平向伸展的力動(dòng)感和穿越感，并且它與河流及城市直線條的建筑相一致，給人們一種與環(huán)境協(xié)調(diào)的美感。采用等跨布置，會(huì)增強(qiáng)橋梁整體勻稱、穩(wěn)定的效果。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際觀測(cè)，該河河岸坡度較緩，橋下空間不大，故上部結(jié)構(gòu)采用空心板結(jié)構(gòu)方案，提高橋梁的泄洪能力。在梁式橋的基礎(chǔ)上，我們通過(guò)對(duì)景觀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使橋梁達(dá)到景觀效果。

本項(xiàng)目的景觀造型為斜拉橋，橋梁造型高貴、典雅，宛如兩把豎琴矗立在景觀河上，蜿蜒流淌的河水，不停的撥動(dòng)著琴弦，奏響了城市發(fā)展的華彩樂(lè)章。

2.2橋梁總體布置

橋梁上部分為四幅，橋?qū)挿謩e為6 m(左人行橋)+2 m(分隔帶)+17 m(左幅橋)+1 m(中央分隔帶)+17 m(右幅橋)+2 m(分隔帶)+6 m(右人行橋)，其中左、右幅橋?yàn)闄C(jī)動(dòng)車道及非機(jī)動(dòng)車道，兩側(cè)各設(shè)置一座人行橋，之間預(yù)留2 m分隔帶，在分隔帶處設(shè)置景觀結(jié)構(gòu)。

景觀結(jié)構(gòu)采用索塔結(jié)構(gòu)，錨固體系采用鋼筋混凝土錨梁。橋塔塔座以上高27 m，兩塔腳處分別傾斜60°和73°。橋塔塔座以上7 m段采用鋼箱混凝土結(jié)構(gòu)，線形采用直線型，其余部分為鋼箱結(jié)構(gòu)，線形采用圓曲線。橋塔順橋向?qū)挾葹樽兘孛?，橫橋向?qū)挾葹?.8 m。拉索采用GJ15-4整束擠壓鋼絞線，橋塔上索距為豎向2 m，錨固形式為耳板，錨梁上索距為5 m，錨固形式為錨塊。錨梁采用鋼筋混凝土Π型錨梁，寬1.9 m，高0.95 m，腹板寬0.3 m。

橋塔下部結(jié)構(gòu)采用3 m高塔座+2.5 m高承臺(tái)，基礎(chǔ)采用直徑1.2m的鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)25 m，共8根。

3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1橋塔設(shè)計(jì)

橋塔計(jì)算采用Midas空間有限元程序進(jìn)行計(jì)算，采用Ansys進(jìn)行校核；計(jì)算采用空間桿系模型，上部空心段為鋼箱截面，下部為鋼箱混凝土組合截面。計(jì)算模型單元長(zhǎng)度約1 m，全塔共 44 個(gè)節(jié)點(diǎn)、40 個(gè)單元，塔底固結(jié)。由于該橋塔為裝飾性橋塔，斜拉索索力很小，計(jì)算不考慮斜拉索和錨梁的共同作用，僅將斜拉索索力施加在橋塔相應(yīng)節(jié)點(diǎn)上。

橋塔塔身按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》和《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算采用以下荷載組合：

組合 1:1.35x 恒荷載+1.4x 順橋向風(fēng)荷載+1.4 順橋向正溫差

組合 2:1.35x 恒荷載+1.4x 順橋向風(fēng)荷載+1.4 順橋向負(fù)溫差

組合 3:1.0x 恒荷載+1.0x 順橋向風(fēng)荷載。

較不利組合下塔壁內(nèi)外側(cè)應(yīng)力見(jiàn)圖1-圖4。

圖1　組合1塔壁外側(cè)應(yīng)力圖(MPa)

圖3　組合2塔壁外側(cè)應(yīng)力圖(MPa)

圖4　組合2塔壁內(nèi)側(cè)應(yīng)力圖(MPa)

從以上圖中可以看出，橋塔承載能力組合應(yīng)力最大為 26 MPa，最小為-29 MPa,遠(yuǎn)小于規(guī)范容許值的要求；根據(jù)組合3計(jì)算橋塔的整體彈性穩(wěn)定性，其穩(wěn)定系數(shù)完全滿足相關(guān)規(guī)范要求的穩(wěn)定安全系數(shù)。

3.2錨梁設(shè)計(jì)

簡(jiǎn)支錨梁采用Dr.Bridge平面桿系有限元程序進(jìn)行計(jì)算，普通鋼筋土截面，梁體共劃分24個(gè)單元，25個(gè)節(jié)點(diǎn)；經(jīng)計(jì)算其抗彎承載力和正常使用階段裂縫見(jiàn)圖5-圖6所示。

圖5　錨梁抗彎承載能力示意圖(kN·m)

圖6　錨梁正常使用階段裂縫示意圖(mm)

從以上圖中可以看出，錨梁強(qiáng)度及裂縫均滿足規(guī)范要求。

4結(jié)論

4.1無(wú)背索斜拉景觀橋設(shè)計(jì)總結(jié)

(1)景觀上，選型與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)一致，充分體現(xiàn)了現(xiàn)代美感。

(2)總體布置上，主體結(jié)構(gòu)與景觀結(jié)構(gòu)受力分離，互不影響，兼顧了交通功能與景觀效果。

(3)城市規(guī)劃上，優(yōu)化城市布局結(jié)構(gòu)，優(yōu)化功能配置，是建設(shè)優(yōu)良人居環(huán)境的需要。

(4)環(huán)境上，改善城市生態(tài)環(huán)境,賦予城市獨(dú)特的氣質(zhì)和魅力。

(5)社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益上：本實(shí)例項(xiàng)目完成后為當(dāng)?shù)亻_(kāi)發(fā)區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮了紐帶作用，同時(shí)景觀橋造型也達(dá)到了地標(biāo)性建筑的效果，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益明顯；對(duì)同類景觀橋型具有重要參考意義。

4.2景觀橋梁設(shè)計(jì)的重要性

目前，我國(guó)很多城市都是依水而建，隨著城市的快速發(fā)展，城市河流的功能發(fā)生變化，從傳統(tǒng)的提供水源、運(yùn)輸交通轉(zhuǎn)向成為塑造國(guó)際化大都市環(huán)境重要的一部分。

橋梁與水相依共存，隨著水環(huán)境的改善，人們對(duì)橋梁這類公共建筑物的景觀設(shè)計(jì)也越來(lái)越重視。城市河流上的橋梁不僅為連接兩岸陸路交通提供了方便，更是塑造城市特色的需要。橋梁與河流、城市的歷史文化環(huán)境、社會(huì)人文環(huán)境一起處在人們的生活空間之中，構(gòu)成整體景觀。它既可以展示當(dāng)?shù)匚幕厣?，又賦予城市獨(dú)特的氣質(zhì)和魅力，還吸引著旅游者的目光。

優(yōu)秀的景觀橋梁將成為城市的標(biāo)志性建筑物，成為永久性的人文景觀，它不僅可以大大改善城市面貌，還可以帶來(lái)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等效益，給人們的生活帶來(lái)變化。

4.3景觀橋梁的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

(1)合理的總體布置，主體結(jié)構(gòu)與景觀結(jié)構(gòu)要主次分明、受力明確，結(jié)構(gòu)之外的裝飾物不宜過(guò)多，總體上須協(xié)調(diào)一致。

(2)良好的功能體現(xiàn)，橋梁最主要的是跨越功能，主體結(jié)構(gòu)的安全性應(yīng)進(jìn)一步得到強(qiáng)化。

(3)較好的經(jīng)濟(jì)性能，不可一味求新、求大、求高，要實(shí)事求是，有的放矢，為經(jīng)濟(jì)型社會(huì)做出表率。

(4)和環(huán)境協(xié)調(diào)一致，要與周圍的環(huán)境相融合，既能夠體現(xiàn)橋的美，又不能顯得太突兀。

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收稿日期：2016-03-11

作者簡(jiǎn)介：楊揚(yáng)(1982-)，女，北京東城人，工程師，研究方向：橋梁工程。

中圖分類號(hào)：U415.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

文章編號(hào)：1008-3383(2016)05-0095-02