謝尉鴻，張麗儀

（四川西南交大土木工程設(shè)計(jì)有限公司廣州分公司，廣東 廣州 430050）

0 引 言

隨著橋梁設(shè)計(jì)理論的發(fā)展、施工技術(shù)的提高，人們對(duì)于橋梁設(shè)計(jì)的要求已不再僅僅滿足于安全與適用的基本功能，而是從橋梁美學(xué)的角度提出更高的期望。1座橋梁的完成，往往會(huì)成為1座城市或者1個(gè)地區(qū)的標(biāo)志性建筑。拱橋的設(shè)計(jì)亦是如此，因拱肋的造型與吊桿的布置具有良好的美學(xué)表現(xiàn)力和空間藝術(shù)感，許多獨(dú)特新穎的拱橋在橋梁建設(shè)中都得以應(yīng)用[1]。

本文從設(shè)計(jì)應(yīng)用的角度出發(fā)，對(duì)位于廣東省中山市翠亨新區(qū)翠城道上的2座新穎景觀拱橋從景觀設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩方面進(jìn)行闡述。

1 工程概況

中山市翠亨新區(qū)位于中山市東部臨海區(qū)域，是粵港澳大灣區(qū)地理幾何中心，是南沙、前海、橫琴3個(gè)國(guó)家級(jí)新區(qū)和廣深港澳4大城市2個(gè)“同心圓”的圓心位置。翠亨新區(qū)北承廣州南沙新區(qū)，南接珠海橫琴新區(qū)，東經(jīng)深中通道承接深圳前海新區(qū)，西連火炬開(kāi)發(fā)區(qū)，具有廣闊的發(fā)展前景。

中山市翠亨新區(qū)翠城道位于翠亨新區(qū)起步區(qū)內(nèi)，南北縱貫馬鞍島及南部規(guī)劃填海區(qū)，是翠亨新區(qū)規(guī)劃“兩環(huán)九射”城市干道骨架系統(tǒng)的放射線之一，也是起步區(qū)規(guī)劃“2縱4橫”主干道的其中1條，承擔(dān)未來(lái)翠亨新區(qū)核心區(qū)對(duì)外圍區(qū)域的輻射交通聯(lián)系功能，擔(dān)負(fù)著起步區(qū)南北向發(fā)展主干軸的承載作用。翠城道全長(zhǎng)約8.31 km，按主線雙向8車道加輔道雙向4車道的城市主干道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)。區(qū)域內(nèi)水系發(fā)達(dá)，溝涌縱橫交錯(cuò)。為提升城市景觀，結(jié)合總體規(guī)劃及河涌整治，本項(xiàng)目在橫八涌、橫九涌建造2座異型景觀拱橋[2]。其中跨越橫八涌2號(hào)橋采用海鷗拱橋，跨越橫九涌3號(hào)橋采用菊花拱橋。

2 海鷗拱橋（2號(hào)橋）景觀設(shè)計(jì)

中山市翠亨新區(qū)鄰近濱海，2號(hào)橋方案以海洋主題為元素，取飛翔的海鷗姿態(tài)為形，勾勒出飛馳飄逸的形態(tài)，體現(xiàn)極具力量的結(jié)構(gòu)美（見(jiàn)圖1）。拱肋以接近直線的拱軸線型和頓挫的轉(zhuǎn)折勾勒海鷗的骨感，以向下發(fā)散的索面勾勒羽毛，展現(xiàn)海鷗展翅飛翔的姿態(tài)。色彩裝飾上以海鷗羽毛本色“燕翅白”為基色凸顯結(jié)構(gòu)輕盈靈動(dòng)、振翅高飛的動(dòng)態(tài)感。整個(gè)方案以“乘風(fēng)破浪、展翅高飛”為主題，體現(xiàn)中山市在改革開(kāi)放的潮流中敢立潮頭，不畏風(fēng)浪的城市精神。

圖1 海鷗拱橋透視圖

2號(hào)橋方案夜景拱肋采用LED洗墻燈洗亮，突出橋拱的優(yōu)美曲線，用投光燈將拉索照亮，同時(shí)照亮拱的底部，呈現(xiàn)星空翱翔的設(shè)計(jì)意境（見(jiàn)圖 2）。

圖2 海鷗拱橋夜景圖

3 菊花拱橋（3號(hào)橋）景觀設(shè)計(jì)

中山市市花為菊花，早在清朝嘉慶甲戌年（1814年），中山市小欖鎮(zhèn)就舉辦了首屆賞菊大會(huì)，從此每逢甲戌年舉辦1次，稱為“甲戌菊花大會(huì)”。2006年，甲戌菊花會(huì)經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)列入第1批國(guó)家級(jí)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)名錄。

本方案以“菊”為立意，取其花瓣造型，將其形態(tài)延展，以示其“雋秀多姿，傲霜斗寒”的精神。方案形態(tài)以菊花修長(zhǎng)的花瓣進(jìn)行構(gòu)思，分肢在拱的中間進(jìn)行合攏，宛如綻放的花朵（見(jiàn)圖3）。拱的線型向上收攏后曲線展開(kāi)，至拱腳處微彎上翹，將花瓣自然舒展的形態(tài)表達(dá)無(wú)遺。色彩裝飾上采用白菊純白色，取其“高尚、脫俗”的高貴情操。

圖3 菊花拱橋透視圖

3號(hào)橋方案夜景以暖色調(diào)為主，采用LED燈勾勒出花瓣造型，用較高亮度光凸出花瓣根部，同時(shí)照亮拉索及主梁側(cè)面，呈現(xiàn)火樹(shù)銀花的設(shè)計(jì)意境（見(jiàn)圖 4）。

圖4 菊花拱橋夜景圖

4 海鷗拱橋（2號(hào)橋）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 主橋總體設(shè)計(jì)

海鷗拱橋（2號(hào)橋）主橋全長(zhǎng)136 m，跨度布置68 m+68 m，采用拱梁固結(jié)體系。海鷗拱橋主橋橋型立面布置見(jiàn)圖5。海鷗拱橋主橋按雙向10車道進(jìn)行設(shè)計(jì)，橋面全寬55.2 m。

圖5 海鷗拱橋主橋橋型立面布置（單位：m）

4.2 拱肋設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)針對(duì)如何利用拱肋凸顯海鷗翅膀形態(tài)進(jìn)行了景觀設(shè)計(jì)，經(jīng)綜合分析比選，體現(xiàn)形態(tài)的關(guān)鍵在于拱軸線及拱肋斷面的擬定。理論拱肋軸線采用空間曲線，單側(cè)拱軸線由7段線型組成，為4段空間直線接3段空間圓曲線，在起拱點(diǎn)、拱肋最高點(diǎn)、拱腳等控制截面通過(guò)截面旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)拱肋的空間扭轉(zhuǎn)，以凸顯海鷗振動(dòng)雙翅的力量與美感。

拱肋為四邊形截面，在理論拱軸線的控制點(diǎn)根據(jù)受力特點(diǎn)以及勾勒拱肋形態(tài)的需要，采用不同高度的斷面實(shí)現(xiàn)立面造型的感官變化。起拱點(diǎn)拱肋截面名義高度為2.8 m，在第1段直線拱軸線的末端截面高度變化為1.2 m；在理論拱軸線的最高點(diǎn)，為吊桿錨固的密集區(qū)域，受力較大，拱肋斷面加高至1.8 m；在拱、梁、墩結(jié)合段處，受力復(fù)雜，拱肋斷面名義高度取2.2 m。拱肋材質(zhì)采用Q345qD鋼板，結(jié)構(gòu)板厚40 mm。拱肋沿著拱軸線方向原則上按照每1～2 m設(shè)1道橫隔板，吊桿截面的橫隔板采用鉛垂吊桿面內(nèi)布置，板厚20 mm。非吊桿截面的橫隔板垂直拱軸線布置，板厚14 mm[3]。海鷗拱橋拱肋斷面見(jiàn)圖6。

圖6 海鷗拱橋拱肋斷面（單位：mm）

4.3 吊桿設(shè)計(jì)

吊桿呈扇形布置，單側(cè)每邊拱肋共設(shè)置14根吊桿，全橋共設(shè)28根PES（FD）7-37規(guī)格吊桿。吊桿在主梁上布置間距為4 m、6 m、8 m，在拱肋上布置間距約為1 m。吊桿與主梁、拱肋錨固連接采用拉板體系，張拉端設(shè)置在主梁側(cè)。

4.4 鋼箱梁設(shè)計(jì)

箱梁采用正交異性板流線型扁平鋼箱梁[4]，為整體全封閉單箱斷面。鋼箱梁全寬55.2 m，標(biāo)準(zhǔn)段梁高3 m，頂、底板厚16 mm，在端橫梁區(qū)域及拱、梁、墩結(jié)合段區(qū)域適當(dāng)加厚。腹板采用直腹板，腹板厚20 mm。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段吊點(diǎn)橫隔板厚16 mm，非吊點(diǎn)橫隔板厚12 mm，橫隔布置間距2 m。海鷗拱橋主梁標(biāo)準(zhǔn)斷面見(jiàn)圖7。

圖7 海鷗拱橋主梁標(biāo)準(zhǔn)斷面（單位：cm）

4.5 拱、梁、墩結(jié)合段設(shè)計(jì)

拱、梁、墩結(jié)合段的設(shè)計(jì)為本橋的難點(diǎn)及重點(diǎn)。海鷗拱橋的造型亮點(diǎn)是展翅振飛的海鷗，結(jié)合段形似海鷗頭部，對(duì)整體造型起點(diǎn)睛之筆。為實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)意圖，拱、梁、墩結(jié)合段采用三維多段線接反彎圓弧為邊線，形成三維空間外凸曲面。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，此結(jié)合段也是海鷗拱橋體系中可靠性保證的關(guān)鍵。鋼箱梁在結(jié)合部設(shè)置強(qiáng)勁中橫梁，橫橋向?qū)挾扔蓸?biāo)準(zhǔn)段55.2 m加寬至59.1 m，梁高由標(biāo)準(zhǔn)段3 m加高至4.5 m。鋼箱拱的底板與鋼箱梁的頂板進(jìn)行可靠焊接，鋼箱梁底預(yù)埋槽鋼與主墩可靠連接。同時(shí)，為增加安全儲(chǔ)備，確保結(jié)合段可靠傳力，采取了以下構(gòu)造措施：（1）承臺(tái)底部預(yù)埋3排預(yù)應(yīng)力鋼絞線，并穿過(guò)主墩及結(jié)合段在鋼箱拱頂面進(jìn)行張拉錨固，確保三者聯(lián)為整體；（2）伸入結(jié)合段的鋼箱梁周邊焊接抗剪栓釘，以加強(qiáng)混凝土與鋼箱梁之間的連接；（3）在拱、梁、墩結(jié)合位置的下拱肋、橫梁內(nèi)灌注C50微膨脹混凝土，以增加結(jié)構(gòu)整體剛度[5]。

拱、梁、墩結(jié)合段三維圖見(jiàn)圖8。

5 菊花拱橋（3號(hào)橋）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

5.1 總體設(shè)計(jì)

菊花拱橋（3號(hào)橋）主橋全長(zhǎng)197 m，跨度布置98.5 m+98.5 m，采用拱梁固結(jié)體系。菊花拱橋橋型立面布置見(jiàn)圖9。菊花拱橋主橋按雙向10車道進(jìn)行設(shè)計(jì)，橋面全寬59.5 m。

圖8 梁、拱、墩結(jié)合段三維圖

圖9 菊花拱橋橋型立面布置（單位：m）

5.2 拱肋設(shè)計(jì)

拱肋采用對(duì)稱四肢寶石狀拱肋。單肢理論拱軸線由橢圓曲線和2段圓曲線共3段曲線組成，繞主梁對(duì)稱中線軸旋轉(zhuǎn)19°，分4個(gè)方位布置。

拱肋采用箱形寶石狀截面，拱肋材質(zhì)采用Q345qD鋼板，拱肋尺寸由4.6 m×4.2 m變化到3.4 m×2.2 m，結(jié)構(gòu)板厚32～50 mm。拱肋沿拱軸線方向原則上按照每2 m設(shè)1道橫隔板，吊桿截面的橫隔板采用鉛垂吊桿面內(nèi)布置，板厚20 mm。非吊桿截面的橫隔板垂直拱軸線布置，板厚14 mm[6]。菊花拱橋拱肋斷面見(jiàn)圖10。

圖10 菊花拱橋拱肋斷面（單位：mm）

5.3 吊桿設(shè)計(jì)

吊桿呈扇形布置，單肢拱肋設(shè)置12根吊桿，全橋共設(shè)48根PES（FD）7-55規(guī)格吊桿。吊桿在主梁上布置間距為6 m，在拱肋上布置間距為4 m。

5.4 鋼箱梁設(shè)計(jì)

箱梁采用正交異性板流線型扁平鋼箱梁，為整體全封閉單箱斷面。鋼箱梁全寬59.5 m，標(biāo)準(zhǔn)段梁高3.05 m，頂、底板厚16 mm，腹板采用直腹板，腹板厚20 mm。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段吊點(diǎn)橫隔板厚16 mm，非吊點(diǎn)橫隔板厚12 mm，橫隔布置間距2 m。菊花拱橋主梁標(biāo)準(zhǔn)斷面見(jiàn)圖11。

圖11 菊花拱橋主梁標(biāo)準(zhǔn)斷面（單位：mm）

橋頭兩端各設(shè)置1道端橫梁，拱肋四肢合攏處設(shè)置1道強(qiáng)勁中橫梁，與主墩固結(jié)，拱、梁、墩結(jié)合段構(gòu)造措施與海鷗拱橋類似。

6 結(jié) 語(yǔ)

中山市翠亨新區(qū)翠城道上2座大橋的設(shè)計(jì)定位為景觀橋梁，其中2號(hào)橋采用海鷗拱橋方案，3號(hào)橋采用菊花拱橋方案。兩方案構(gòu)思新穎，造型獨(dú)特，建成后能成為中山市翠亨新區(qū)的地標(biāo)建筑。2座景觀拱橋在設(shè)計(jì)過(guò)程中積極探索，特別是拱肋造型設(shè)計(jì)及拱、梁、墩結(jié)合段構(gòu)造設(shè)計(jì)可為以后同類型橋梁建設(shè)提供參考。目前，翠城道項(xiàng)目的各分項(xiàng)工程正在進(jìn)行緊張的施工建設(shè)。