彭詩瑤,彭志苗
(廣東省建筑設計研究院,廣東 廣州 510016)
在城市橋梁發(fā)展和建設中,橋梁景觀設計是橋梁設計工作中比較重要的技術與藝術交融的環(huán)節(jié)。構思巧妙、大小合適、材質適宜、布局合理、色彩調和、形態(tài)優(yōu)美的橋梁景觀給城市及周邊區(qū)域增添了不少神韻,使其成為所在區(qū)域具有特殊意義或標志性意義的景觀建筑。
如何把握好橋梁功能與景觀的協(xié)調統(tǒng)一,如何使橋梁建設適應于不斷發(fā)展、日新月異的城市建設,如何使橋梁融入城市景觀環(huán)境之中等,這些問題隨著人們對城市環(huán)境建設的日益關注而變得越來越突出。對于大江大海中的橋梁,更注重的是其功能和造型宏偉,因為再好的景觀也在茫茫間海之中,遠離人群,視覺不明顯,僅僅美在效果圖中,起不到裝扮城市的效果;對于城市之中的河流,其河面在幾百米寬,又在城市的建筑景觀帶上,橋梁的景觀性設計就顯得尤為重要和突出。因此城市橋梁的景觀設計將成為城市建設發(fā)展過程中的一個熱點研究課題。
曲江大道項目的建設目標是打造與韶關市區(qū)域城市發(fā)展相適應的新型城市道路設施系統(tǒng),實現(xiàn)“安全可靠、綠色低碳”的核心設計理念。項目主要以芙蓉新城與主城區(qū)、曲江區(qū)的跨區(qū)交通為主,承擔著統(tǒng)籌曲江融入韶關主城區(qū),實現(xiàn)三區(qū)融合的重要責任。該項目的等級確定為城市主干路,按雙向六車道+雙向有軌電車+人非道進行設計。
本文將以親歷的曲江新區(qū)江灣大橋作為規(guī)劃設計的研究對象,從橋梁的功能性、景觀性、適應性和造價方面入手對城市橋梁的設計進行淺顯的分析,闡述前期對江灣大橋景觀方案進行設計的過程。
橋梁在布跨和橋型選擇上都應以滿足航道建設要求為第一目標。北江為重點航道,全長468 km。擬建江灣大橋位于北江韶關至濛里(烏石港區(qū))段,大橋應按內河Ⅲ級航道標準進行建設。根據(jù)《韶關市曲江大道江灣大橋工程通航標準和技術要求論證報告》(2014年7月)研究結論,江灣大橋采用單孔雙向設計通航凈空為133 m×10 m,由于橋軸向與河道有一定的小斜交角,加上主塔大承臺,主跨跨徑不小于180 m,該項目研究跨徑選擇均按滿足通航標準要求進行橋梁方案比選。
目前項目上、下游北江10 km韶關段已建橋梁多座,其中106國道百旺大橋1×120 m為中承式鋼管拱橋和3×60 m上承式拱橋,新華南路上8×50 m北江橋為剛架拱橋,五里亭武江大橋為三跨(35+120+35)m連續(xù)梁橋。該橋采用不雷同有突破的造型方案設計。
(1)公路等級:采用一級公路(兼顧城市道路功能)。
(2)設計速度:主線60 km/h。
(3)橋梁設計基準期:100年。
(4)橋梁設計安全等級:一級。
(5)橋梁結構所處環(huán)境條件類別:Ⅰ類。
(6)橋梁荷載:城-A級兼顧公路-Ⅰ級。
(7)通航標準:北江河道需滿足內河Ⅲ級(3)通航要求。
(8)防洪標準:300年一遇。
(9)抗震設防標準:地震動加速度峰值 0.05g。
大橋設計不僅需滿足使用功能要求,還應考慮到對區(qū)域環(huán)境的影響,對景觀應有一定的要求;能體現(xiàn)當?shù)匚幕卣?,融入現(xiàn)代建筑元素,成為城市的地標性建筑。
該方案在考慮景觀設計比選基礎上,均應把“水中盡量減少設橋墩”、施工不礙航以及“工程造價適中”作為方案設計研究的側重點。
鑒于該項目特點和考慮已經(jīng)建設好的橋梁,本著不重復、高標準、打造市區(qū)北江景觀橋梁群景觀帶,剔除拱橋(該河道附近拱橋偏多)、懸索橋和混凝土連續(xù)梁橋,基本橋型可能是斜拉橋類和波形梁鋼腹板類。對于該項目通航等級和施工條件及造價,懸索橋不太適應,目前根據(jù)工可推薦的斜拉橋方案,進行多塔造型比選。斜拉橋的造型一般是通過索塔造型直接反映出橋梁的景觀,所以索塔設計是本文的重點,如果主梁和跨度不大,影響造價的因素也只是索塔造型。
雙塔矮塔斜拉橋跨越能力大,跨徑選擇也比較靈活,不影響航道通航,而且主梁梁高較矮,整個橋梁主墩降低,且施工方便。主梁采用懸臂施工,比較環(huán)保,且工期有保證,總體造價低。
獨塔斜拉橋水中主墩少,施工快捷,阻水面積小,結合該橋位的地理位置,獨塔力顯橋梁雄偉造型,采用獨塔拱門形式,景觀比較突出。
綜合以上分析,結合地形、地質、通航等條件,跨北江主橋對雙塔雙索面矮塔斜拉橋、單塔雙索面斜拉、梁橋三種橋型進行多方案比較研究。
江灣大橋標準斷面:5.75 m(人非道)+0.5 m(護欄)+11.5 m(機動車道)+4.5 m×2(輕軌)+11.5 m(機動車道)+0.5 m(護欄)+5.75 m(人非道)=42.5 m(見圖1)。
江灣大橋斜拉橋標準斷面:4.25 m(人非道)+2.0 m(拉索區(qū))+11.5 m(機動車道)+4.5 m×2(輕軌)+11.5 m(機動車道)+2.0 m(拉索區(qū))+4.25 m(人非道)=44.5 m(見圖 2)。
圖1 江灣大橋標準斷面圖(單位:cm)
圖2 江灣大橋斜拉橋標準斷面圖(單位:cm)
該方案跨徑均采用(100+180+100)m雙塔雙索面矮塔預應力混凝土斜拉橋方案,索塔采用三種造型設計。
3.1.1 H形索塔——“粵北門戶”
H形橋塔造型猶如兩對門柱巍然聳立,塔柱橫向采用現(xiàn)代鏤空設計,莊重與時尚并存,猶如“粵北門戶”,展現(xiàn)了韶關兼收并蓄和開放包容的城市魅力,如圖3所示。
3.1.2 A形索塔——“天人合一”
圖3 H形索塔——“粵北門戶”
人字形索塔造型別致、獨具特色,具有力和美的和諧統(tǒng)一,索塔整體造型以及各部分的斷面形式既考慮到了受力需要,又考慮了景觀協(xié)調。在傳統(tǒng)的直線形塔柱的基礎上賦予一定的空間要素和動感,索塔形似漢字“人”和字母“A”,寓意大橋“天人合一”。在A形塔的基礎上,塔冠采用抽象的魚頭造型,彌補了A形塔冠略顯單薄和呆板的不足,體現(xiàn)了“漁米之鄉(xiāng)”的地域特色。該橋建成后體現(xiàn)了人民珍愛大自然,與大自然和諧相處,保護了自然的魅力,正好印證了“天人合一”才能永世昌盛,如圖4所示。
圖4 A形索塔——“天人合一”
3.1.3 雙拱形索塔——“展翅高飛”
出于對城市景觀的追求,很多城市在橋梁建設中標新立異,追求差異化,設計了各種造型的橋梁。該橋采用對稱的兩段張開的鋼箱梁結構,形成半圓開合的塔柱,構成優(yōu)美的造型,這種別具匠心的設計體現(xiàn)出力量的美,體現(xiàn)出人類的能力。橋梁帶來的美是一般雕塑、小品所不能具備的,這也是橋梁能成為城市景觀建筑的重要原因,如圖5所示。
圖5 雙拱形索塔——“展翅高飛”
該方案采用(102+183)m單塔雙索面斜拉橋方案,獨特造型的索塔采用橢圓形造型,半圓的拱門顯示是圓曲線造型,高大挺拔、簡潔美觀。對于曲線的使用別具匠心,產(chǎn)生出很好的美學效果,展現(xiàn)了橋梁與周圍環(huán)境及人文社會以及城市發(fā)展的關系,與未來新區(qū)遙相呼應、相得益彰,豐富了橋梁的設計內容,如圖6所示。
圖6 江灣大橋主橋方案三——“城市之門”
該方案采用(100+180+100)m波形鋼腹板連續(xù)梁橋方案。橋位處北江北岸現(xiàn)狀為平坦的農(nóng)田,遠期規(guī)劃為芙蓉新城現(xiàn)代都市風貌區(qū);南岸為蔥綠的回龍山、韶冶廠生活區(qū),遠期規(guī)劃為韶冶現(xiàn)代生活風貌區(qū)。北江從兩個風貌區(qū)中間穿過,江灣大橋猶如一條彩帶連通了兩地,波形鋼腹板梁橋鋼結構凸顯的顏色給人一種清新輕盈的感覺,如圖7所示。
圖7 江灣大橋主橋方案三——“北江彩帶”
以上三種方案五種橋型,在景觀上各有千秋,但由于該橋橋區(qū)位位置的特殊性,橋位是唯一的,橋梁處在曲江北江河流的轉彎附近,兩側水較深,應盡量在水中減少主墩,另外橋梁兩側遠期規(guī)劃均為現(xiàn)代生活風貌區(qū),最后選定為獨塔拱門造型的斜拉橋方案。
橋梁的景觀設計是橋梁設計的點晴之筆,不同的景觀形式。對橋梁的造價影響也不盡相同。對于索橋類,裝飾工程主要集中在索塔和橋面部分,其他均為結構必要部分和簡單裝飾。比如獵德大橋,其索塔塔身外觀為兩個貝殼狀弧形殼體相扣,是裝飾性較強的景觀設計,其費用可能占整個橋梁工程造價的10%~15%。但對于結構性兼顧景觀性橋梁設計,其造價只占整個造價的1%~5%,比如索塔點、涂裝等。另外對于為了景觀而改動主體構造,比如索塔由直立型改為斜塔或由混凝土結構改為鋼結構,這對橋梁工程造價來講,費用可以算得上可觀了。
另外,橋梁景觀從設計角度上來講,復古式、歐式或簡歐式景觀設計要比現(xiàn)代、簡約式的景觀復雜得多;從材質的選擇與實施的角度來講,相對難度也較大。例如廣州人民橋景觀提升,景觀裝飾是歐式古典建筑與現(xiàn)代藝術的結合,其材質選用為花崗巖,工藝非常復雜,而且對材質選用要求也非常高;人民橋的人行道一并提升,考慮到人民橋兩側的西堤和沙面均是風景區(qū),人民橋在人行道上還增設了四個凸向江面的觀景平臺,橋兩邊橋頭合建共四個圓頂?shù)臉蝾^堡,無論在設計與實施方面都有一定的難度,特別是要與周邊建筑風格、地域景觀相協(xié)調。為達到一定的景觀效果,工程造價必然要較一般的橋梁裝飾投資高些。
江灣大橋的幾個方案均屬于現(xiàn)代景觀橋梁,對江灣大橋三個雙塔雙索面預應力混凝土矮塔斜拉橋進行經(jīng)濟分析,H形塔斜拉橋造價基數(shù)定為1.0,A形塔主橋造價基數(shù)比為1.01,雙拱門主塔基數(shù)比為1.10。對于獨塔斜拉橋,由于主梁采用鋼混結合梁結構,主橋造價基數(shù)比達到1.60左右,而采用波形梁鋼腹板連續(xù)梁結構,主橋造價基數(shù)比僅為0.80左右。
城市橋梁發(fā)展以前只追求功能要求而忽略藝術兼?zhèn)涞脑煨驮O計要求,由于時代的發(fā)展,人們認識到優(yōu)美的建筑物是追求城市美好生活的一部分。綜上所述,在設計城市景觀橋梁時,除考慮其功能、景觀等適用性外,也應充分考慮其經(jīng)濟性,從而使建成的橋梁真正意義上可以滿足安全、耐久、適用、環(huán)保、經(jīng)濟和美觀的要求。