蔣 帥 廈門市市政工程設(shè)計院有限公司

1 前言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，越來越多的城市景觀橋梁如雨后春筍拔地而起，在滿足使用需求的同時，憑借優(yōu)美的曲線和大膽優(yōu)美的造型贏得越來越多的關(guān)注和認可。本文基于廈門山海健康步道和美橋節(jié)點，闡述景觀橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程及重難點分析，在確保設(shè)計方案的結(jié)構(gòu)安全性，也為施工提供依據(jù)，為相關(guān)的景觀橋梁設(shè)計提供參考。

2 工程概況

廈門山海健康步道串聯(lián)廈門島中北部“八山三水”等重要生態(tài)節(jié)點，構(gòu)建本島東西向連系的山海步行通廊。全線長約23km，包含新建10.2km的連接山體和水系的高架步道以及7座大跨度異形節(jié)點橋梁，橋梁總長1.4km；主線步道橋（路）面寬2.6m，節(jié)點橋梁寬度3.8m。

本文針對其中的和美橋節(jié)點展開研究：和美橋橋梁采用單塔弧形單索面鋼結(jié)構(gòu)形式，連接狐尾山和仙岳山，橋梁橫跨仙岳路和海滄大橋引橋，橋梁斷面總寬4.4m，塔高50m，項目采用的單塔單索面曲線懸索結(jié)構(gòu)跨徑達216.7m，該橋成為世界同類橋型人行橋最大跨徑，于2021年該橋獲得世界人行橋銀獎。

3 景觀橋設(shè)計

3.1 現(xiàn)狀調(diào)查

狐尾山公園位于廈門市區(qū)，面積70.64公頃。山體呈南北走向，由大小9個山峰組成，主峰海拔139.45m，綠樹成蔭，風景秀麗，是一個天然的氧吧；仙岳山位于湖里區(qū)，山體綿延起伏，峰巒疊翠，天際線優(yōu)美，五座山峰由西向東并序排列，成為城市和湖里工業(yè)區(qū)的極佳背景及綠色屏障，山體森林覆蓋率90%以上，形成綠意盎然的林海景觀，是城市生態(tài)圈的重要組成環(huán)節(jié)。

狐尾山與仙岳山之間相隔著仙岳路高架層和地面層，在仙岳路高架道路寬度為24.5m，地面層道路寬度為29m，高架段與地面的高差大約為9m。和美橋橫跨狐尾山與仙岳山之間，高差達48m，現(xiàn)狀道路現(xiàn)有的交通網(wǎng)絡繁雜，道路前后延展的建筑界面多為不同高度的建筑，空間維度多樣化。本節(jié)點交通流量相對密集，也是進出島的主要景觀點。因此和美橋在實現(xiàn)橋接仙岳山和狐尾山的基礎(chǔ)上，橋梁應采用輕巧，簡潔的造型，既要求步道能有效、快速通過，又能成為地標，完美地融入周邊的現(xiàn)代化。

圖1 和美橋效果圖

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.2.1 總體布置

為減小對交通繁忙的仙岳路的影響，并且考慮路景觀及通行視覺的影響。由本橋連接狐尾山與仙岳公園，起點狐尾山道路高程約36m，終點仙岳公園標高約34.52m，按照整體步道坡度，本橋為兩端高中間低的縱斷面設(shè)計，橋面縱坡為4%。人行橋連續(xù)設(shè)置并跨越現(xiàn)狀市政道路仙岳路。

本橋采用單側(cè)懸掛曲線懸索橋體系，跨徑布置為：216.7m+10m，全長226.7m。邊跨（10m跨）為連續(xù)梁體系，主跨（216.7m跨）為組合體系。懸索橋主纜北側(cè)一端錨固在主梁上，另一端與背索相連錨固在地錨錨碇上；南側(cè)一端錨固在地錨錨碇上，另一端與背索相連錨固在地錨錨碇上。由于主梁為空間曲線形式，主纜錨固點的水平分力由兩側(cè)的地錨錨碇和橋臺承擔，主梁承擔由于傾斜設(shè)置的懸掛索而產(chǎn)生的軸向拉力和扭矩。橋塔位于橋梁216.7m主跨的對稱軸位置，兩側(cè)的橋梁在幾何平面上是對稱的。懸吊索等距對稱地布置在索塔兩側(cè)，并與橋面及主纜連接因此本橋設(shè)置為兩跨一聯(lián)結(jié)構(gòu)。

本橋平面處于半徑為172m的圓弧上，橋梁總寬為4.4m；橋梁起終點側(cè)與山見步道采用坡道連接?？v斷面設(shè)計主要考慮起終點標高、橋梁坡度及仙岳路通行凈空。人行橋起點標高36.000m，終點標高34.52m，坡度4.00%，在橋中設(shè)置半徑為300m的豎向圓弧過過渡段，跨越仙岳路滿足道路通行凈空5m的要求。

3.堅持全球視野。我國的鄉(xiāng)村振興是全球鄉(xiāng)村治理體系不可或缺的一個重要組成部分，鄉(xiāng)村振興規(guī)劃要堅持國際視野，努力在全球鄉(xiāng)村治理體系中貢獻中國方案和中國智慧。[2]

橋塔北側(cè)主梁位于四條22萬千伏高壓線下方，橋面與高壓線最小距離約為36m，滿足規(guī)范要求。施工期間應注意加強安全防護措施。

3.2.2 主梁

主梁采用扁平鋼箱構(gòu)，梁高1.2m，標準段頂板寬4.0m，底板寬0.9m，箱內(nèi)設(shè)置2道腹板。箱梁頂板厚18mm，底板厚18mm，腹板厚14mm。箱梁內(nèi)頂板設(shè)置5道12mm厚，140mm高縱向U型板肋，底板設(shè)置6道12mm高140mm厚縱向U型板肋，每個腹板設(shè)一道12mm厚，140mm高縱向U型板肋。主梁橫隔板在每個錨點和支座點均設(shè)置，同時在錨點間等距設(shè)置以提高主梁的整體剛度，支點橫隔板厚18mm，錨點橫隔板厚14mm，一般橫隔板厚12mm。為了抑制風荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的振動，在梁截面高度較大的一側(cè)設(shè)置了600mm長的分流板。

圖2 主梁橫斷面設(shè)計

3.2.3 橋塔

采用高度更低、體量感更好的V型橋塔造型。橋塔斷面為菱形，塔頂?shù)锥藬嗝鎸蔷€長1.6m，塔中斷面對角線長2.977m，采用直線型變截面，變截面處為橋塔的。橋塔的兩肢均采用梭形箱型截面，壁厚30mm。在橋塔變截面位置設(shè)置橫隔板，橫隔板30mm，塔上對應主纜和背索的錨固位置設(shè)置耳板。橋塔基礎(chǔ)采用群樁基礎(chǔ)，承臺尺寸6.25m×6.25m，布置4根直徑1.5m樁基。橋塔與基礎(chǔ)采用球鉸支座連接。

圖3 橋塔橫斷面圖

主纜索面設(shè)計為空間雙索面，基本線型設(shè)計為空間二次拋物線，并通過采用力密度法進行結(jié)構(gòu)找型后得到。橋梁主跨長217m，主纜一端錨固在主梁梁體，另一端錨固在塔頂端；背索一端錨固在塔頂端，另一端錨固在錨碇。吊桿布置在主跨內(nèi)，吊桿基本間距5.92m。

主纜鋼絲一般由熱處理的碳素結(jié)構(gòu)鋼盤條經(jīng)多次連續(xù)冷拔而成。主纜鋼絲束一般由平行鋼絲PE索、鍍鋅或環(huán)氧鋼絞線索。平行鋼絲拉索在工廠制造，將若干根高強鋼絲緊密排列成六邊形，經(jīng)左旋輕度扭絞而成。

3.2.5 錨碇

南側(cè)主纜直接通過地錨錨碇，主梁水平力有橋臺承擔。背索錨碇采用群樁基礎(chǔ)，布置4根直徑1.5m灌注樁基礎(chǔ)。

3.2.6 基礎(chǔ)

樁基礎(chǔ)及擴大基礎(chǔ)的比選：樁基具有承載力高、沉降量小而較均勻的特點，幾乎可以應用于各種工程地質(zhì)條件和各種類型的工程，尤其是適用于建筑在軟弱地基上的重型建（構(gòu)）筑物。因此，在沿海以及軟土地區(qū)，樁基應用比較廣泛。當?shù)鼗鶞\層土質(zhì)較差，力層埋藏較深，需要采用深基礎(chǔ)才能滿足結(jié)構(gòu)物對地基強度、變形和穩(wěn)定性要求時，可采用樁基礎(chǔ)。樁基的施工方法有挖孔樁（人工挖孔、機械成孔士、鉆孔樁（沖擊鉆、回旋鉆）等，適用性較廣，可根據(jù)地質(zhì)條件、設(shè)計荷載、施工設(shè)備、工期限制及對附近建筑物產(chǎn)生的影響等來選擇樁基的施工方法。

與樁基相比，擴大基礎(chǔ)與土體的接觸面積更大，所以單位面積對土體的作用力較小，對土層強度要求低，埋深較淺，適用于巖層埋深非常淺的地質(zhì)條件。但擴大基礎(chǔ)通常是采用明挖的施工方法進行，開挖面積較大。

為了減少開挖面積，保護林木，最大限度地節(jié)約資源，減少施工對環(huán)境的負面影響，順應“綠色施工”的號召，本項目下部基礎(chǔ)采用樁基。

4 要點分析

橋梁設(shè)計本身不僅僅是橋梁的結(jié)構(gòu)，盡管橋梁結(jié)構(gòu)是橋梁設(shè)計的根本和關(guān)鍵，但是如何將所設(shè)計的橋梁形成集景觀效果、使用功能、安全耐久都達到統(tǒng)一，才是橋梁設(shè)計的最終目標。

橋梁設(shè)計的目的是最好的實現(xiàn)整體景觀需求和創(chuàng)造深刻內(nèi)涵的橋梁形式，同時滿足業(yè)主使用功能和經(jīng)濟性的要求，以及得到最佳的安全性和功能使用性。通過創(chuàng)造性的結(jié)構(gòu)設(shè)計和新型的建筑材料和飾面材料在目前的設(shè)計中的充分應用，結(jié)構(gòu)設(shè)計將越來越能滿足人們對特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求。結(jié)構(gòu)盡可能采用高強材料，具有節(jié)約資源、良好的生態(tài)性和經(jīng)濟性等優(yōu)點。

如下幾點將作為橋梁設(shè)計中的設(shè)計要素和設(shè)計邊界條件：（1）清晰可讀的結(jié)構(gòu)體系：既保證橋梁的視覺合理性，亦應保證結(jié)構(gòu)受力上的合理性；（2）外露的橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件：彰顯結(jié)構(gòu)構(gòu)件在整體設(shè)計中重要性和唯一性；（3）精致美觀而且受力有效的連接節(jié)點：強調(diào)設(shè)計工業(yè)化和連接構(gòu)造；（4）橋梁結(jié)構(gòu)體系一定程度上需要服從功能的要求：本項目作為本地塊景觀標志的建筑物，為了使用功能和建筑效果的需要，在設(shè)計深化的過程中可能會產(chǎn)生一定影響結(jié)構(gòu)有效性的因素。所以整體方案設(shè)計為一個冗余度較高、接納性較強的結(jié)構(gòu)體系。這樣結(jié)構(gòu)體系才不會因為一些細微功能調(diào)整而喪失其有效性。

5 結(jié)束語

景觀橋梁在滿足日常使用需求的同時，被群眾賦予更多的觀賞價值，與周圍的自然環(huán)境相互融合、映襯。景觀橋梁獨特的結(jié)構(gòu)形式增加了設(shè)計難度，為適應新的設(shè)計要求，設(shè)計人員需要深入結(jié)合現(xiàn)狀條件，把握橋梁設(shè)計中的設(shè)計要素和設(shè)計邊界條件，選擇最優(yōu)設(shè)計方案。在保證景觀效果的前提下，使設(shè)計達到最經(jīng)濟、最合理、最易于施工的設(shè)計方案。