多跨連拱人行景觀橋設計

趙曉龍

(上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司天津分公司,天津 300042)

多跨連拱人行景觀橋設計

趙曉龍

(上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司天津分公司,天津 300042)

以滄州市人行景觀橋設計為例，對其橋梁景觀設計方案進行了對比分析，確定了合理的橋梁景觀方案；并對橋梁結(jié)構(gòu)設計、裝飾景觀設計以及施工中應當注意的事項進行了詳細闡述，以期為同類城市橋梁的設計和施工提供參考。

人行景觀橋；多跨連拱橋；橋梁結(jié)構(gòu)設計；景觀設計

1 工程概況

滄州運河景觀帶一期工程南起黃河路北至海河路，全長3.9km。一期工程包括車行橋2座，人行橋2座，分別為：九河路車行橋、鯨川路車行橋、半島南橋人行橋、半島北橋人行橋。4座橋梁都要結(jié)合周邊環(huán)境進行景觀設計，要求在滿足交通功能的基礎上，按照“一橋一景”的原則進行設計。半島北橋就是其中的一座需要新建的人行景觀橋。

2 主要技術(shù)標準

1）道路等級：城市支路。

2）設計基準期：100a。設計使用年限：50a。

3）人群荷載：按《城市橋梁設計規(guī)范》10.0.5執(zhí)行。

4）設計安全等級：橋梁設計安全等級為：一級；重要性系數(shù)為：γ0=1.1。

5）抗震要求：本工程地區(qū)地震動峰值加速度0.10g。本工程地區(qū)抗震設防烈度7度。

6）橋面縱坡、平曲線、豎曲線按道路線型要求設置。橋面橫坡按道路設計設置。

7）橋梁橫斷面：0.25m（人行道欄桿）+5.5m（人行道）+ 0.25m（人行道欄桿）=6m。

3 水文地質(zhì)情況

工程范圍內(nèi)需要跨越南運河河道，南運河主河道在橋位處拓寬后河道上口寬125m，下口寬45m，河底高程為3.16m，設計蓄水位為8.0m，設計輸出水位為8.42m，最高洪水位為9.34m，邊坡系數(shù)為1:5.0；其中西側(cè)岸頂標高為8.86m，東側(cè)岸頂標高為9.51m，西側(cè)岸邊外側(cè)設有防洪堤壩。

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和勘察，勘察揭露地層除表層素填土外均為第四系全新統(tǒng)及上更新統(tǒng)沖湖積相沉積物，按其成因類型、巖性特征、分布埋藏條件和物理力學性質(zhì)將該場地劃分為27個工程地質(zhì)層,1個亞層。從上而下地層呈層狀分布，主要由素填土、粉質(zhì)黏土、黏土組成；第(1)層～第(3)層土為軟弱土，第(4)層～第(16)層土為中軟土，第(17)層～第(26)層土為中硬土，第(27)層土為堅硬土。該場地的場地類別為Ⅲ類，環(huán)境類型為Ⅱ類，地抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.10g。

4 設計方案的確定

新建橋梁應在現(xiàn)代風格的設計中注重滄州城市的文脈傳承。結(jié)合本次橋梁所屬區(qū)位的功能分區(qū)以及周邊環(huán)境，將橋梁按“滄州古韻”、“如畫田園”、“運河新風”3個系列（分別對應古典、田園、現(xiàn)代風格）進行設計演繹。

4.1 半島北橋古典方案

半島北橋古典方案 (見圖1)跨徑布置為跨徑布置為（15.9+17.5+19.5+21.5+19.5+17.5+15.9）m，橋梁總長度為127.3m，總寬度為6m。上部結(jié)構(gòu)為上承式實腹式7連拱橋。在每個橋墩中間和欄桿柱頭上面雕刻石雕，體現(xiàn)滄州文化歷史悠久的內(nèi)涵。

圖1 半島北橋古典方案效果圖

4.2 半島北橋田園方案

半島北橋田園方案(見圖2)跨徑布置為（45+60+45）m，橋梁全長為150m，總寬度為4～9m。上部結(jié)構(gòu)采用鋼箱梁，如波浪般的橋梁線形和高低錯落的傘膜使行人仿佛置身于蓮花盛開的浪漫世界。

圖2 半島北橋田園方案效果圖

4.3 半島北橋現(xiàn)代方案

半島北橋現(xiàn)代方案（見圖3）跨徑布置為（45+65+45）m，橋梁全長為150m，總寬度為6m。上部結(jié)構(gòu)采用三跨下承式系桿拱橋，單片拱造型如同揚帆起航的船只，寓意滄州未來發(fā)展的新希望。

圖3 半島北橋現(xiàn)代方案效果圖

4.4 橋型方案綜合比選

以下從工程投資、技術(shù)可行性，施工方法等方面對方案進行比選，詳見表1。

表1 橋型方案綜合比選表

從景觀效果上來看這三個方案都是可行的。但是田園以及現(xiàn)代方案造價高，施工及后期養(yǎng)護不方便，費用高。相比較而古典方案結(jié)構(gòu)造價較低，施工方便快捷，景觀效果好。經(jīng)過綜合比較，最終采用上承式實腹式7連拱橋古典方案。

5 橋梁結(jié)構(gòu)與景觀設計

5.1 橋梁總體設計

半島北橋橋梁中心樁號為K0+167.220，位于直線段上，與河道正交。跨徑布置為（15.9+17.5+19.5+21.5+19.5+17.5+ 15.9）m，橋梁總長度為127.3m，總寬度為6m，橋梁面積為763.8m2，為7孔實腹式板拱，設置雙向1.5%橫坡，縱橋向每跨拱頂、墩頂及橋梁起終點設置2cm變形縫。立面布置圖詳見圖4。

圖4 橋梁立面布置圖

5.2 上部結(jié)構(gòu)設計

上部結(jié)構(gòu)為 7孔實腹式板拱，拱圈計算跨徑為（11.51+13.97+16+18+16+13.97+11.51）m,拱軸線由1段圓曲線與直線擬合而成。拱圈截面為鋼筋混凝土實心板，拱圈厚80cm。拱上建筑設置鋼筋混凝土懸臂式側(cè)墻，側(cè)墻頂寬0.75m，1:10斜率漸變至墻底。拱內(nèi)填料為干密度等級A10的泡沫混凝土，填料頂面噴涂一層熱瀝青防水黏結(jié)層2mm，上鋪2層15cm水泥穩(wěn)定碎石層，其上為橋面鋪裝層。

5.3 下部結(jié)構(gòu)設計

下部結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土橋墩、承臺厚度2m。承臺下采用1.2m鉆孔灌注樁基礎；橋臺處采用重力式橋臺下設直徑為1.5m的混凝土鉆孔灌注樁。橫斷面布置見圖5。

圖5 橋梁橫斷面布置圖

5.4 附屬設施設計

1）橋面鋪裝：橋面鋪裝分2層，上層為6cm彩色方磚，下層為3cmM 10水泥砂漿，水泥砂漿層下噴涂1層熱瀝青防水黏結(jié)層2mm。

2）拱內(nèi)填料：采用干密度等級A10，根據(jù)輕質(zhì)土施工要求分層澆筑，縱橋向施工變形縫位置與橋梁變形縫位置一致。

3）橋面排水：順橋向橋頭引道兩側(cè)設置雨水口，同時在橋面橫坡低的一側(cè)護欄內(nèi)側(cè)安裝泄水管排水。

4）拱內(nèi)排水：墩頂兩拱間設置平均厚度3cm的三角排水層，較低側(cè)與泄水管相接，排水層上方設置12cm厚級配碎石。

5）橋梁防水：水泥穩(wěn)定碎石層與泡沫混凝土之間、水泥穩(wěn)定碎石層與水泥砂漿之間設置熱瀝青防水層，側(cè)墻內(nèi)外側(cè)及板拱頂?shù)酌嬖O置水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料CCCW。

6）變形縫：拱上側(cè)墻每跨拱頂，墩頂和橋梁起終點位置設置變形縫，主要為側(cè)墻、泡沫混凝土設置，縫內(nèi)填充發(fā)泡PE墊板，水泥穩(wěn)定碎石層和鋪裝面層通長鋪設，橋面不設置伸縮縫裝置。

5.5 景觀細部設計

1）石材裝飾：拱圈側(cè)面采用花崗巖裝飾，濕掛法安裝，增加美觀效果。其立面布置見圖6。

2）人行道欄桿：采用石質(zhì)人行護欄，欄桿上進行裝飾雕刻，增加景觀效果。欄桿立面布置見圖7。

圖6 拱圖立面布置圖

圖7 欄桿立面布置圖

6 施工注意事項

1）采用支架現(xiàn)澆施工拱圈時，應嚴格控制支架的沉降，澆筑混凝土前應對支架進行預壓，以減少非彈性變形并檢驗支架的承載能力，預壓重量不得小于1.5倍主拱圈的恒重，待支架沉降穩(wěn)定后方可施工。

2）主拱圈施工時應嚴格按拱圈混凝土分段澆筑程序圖進行，準確控制兩端的澆筑速度，避免產(chǎn)生較大的偏差。各分段內(nèi)的混凝土應按施工步驟圖分段澆筑，各節(jié)段應保證一次性連續(xù)澆筑完畢，因故中斷時，應澆筑成垂直于拱軸線的施工縫；如已澆筑成斜面，應鑿成垂直于拱軸線的平面或臺階式結(jié)合面，在混凝土強度達到85%時，將兩側(cè)混凝土洗凈、鑿毛、嚴格按施工縫處理。

3）合攏時的溫度選擇20℃左右，采用半干性微脹混凝土澆筑合攏段。按施工規(guī)范嚴格養(yǎng)生，防止開裂。在澆筑主拱圈混凝土時，應注意預埋側(cè)墻鋼筋。在主拱圈砼強度達到100%時，方可進行下一道工序施工。

4）拱圈混凝土強度達到設計強度100%后，由拱頂向拱腳對稱拆除支架，應避免拆除過快及過于突然。

5）施工拱上建筑時，必須在縱向、橫向保持對稱均衡。在施工過程中必須隨時注意觀測并控制拱圈的變形，如變形量超過了計算值，應及時查找原因，并通過加固支架、調(diào)整加載順序等措施解決。

6）主拱圈，混凝土側(cè)墻施工時不要遺漏裝飾石材預埋件。

7）上部結(jié)構(gòu)施工完成后需對橋墩周圍土體進行塊石防護，單片塊石重量不低于60kg，防護范圍河底滿布，且沿橋位處上下游不低于10m。

7 結(jié)語

隨著城市橋梁建設的發(fā)展，城市橋梁的設計不僅要滿足安全、實用、經(jīng)濟、耐久的基本要求，對橋梁景觀設計的要求也越來越高[1]。相對于常規(guī)橋梁來說，景觀橋的景觀設計是首要考慮的問題，也是一個熱點跟難點問題。本文景觀橋的設計以當?shù)匚幕癁橐劳衃2]，與周邊景觀環(huán)境相協(xié)調(diào)統(tǒng)一的基礎上，確定了合理的橋型設計風格，通過橋梁結(jié)構(gòu)以及景觀的設計裝飾，體現(xiàn)了一定的建筑美感和人文內(nèi)涵，以期達到“一橋一景”的效果，并為同類城市橋梁的景觀設計提供參考和借鑒。

【1】婁廷會.多跨連拱景觀結(jié)構(gòu)橋結(jié)構(gòu)設計[J].公路工程,2011(36):106-108.

【2】楊士金,陳久昆.青浦城河景觀橋設計[J].城市道橋與防洪,2002(2): 29-31

Structure Design of Multi-span Arch Pedestrian Landscape Bridge

ZHAOXiao-long
(ShanghaiMunicipalEngineeringDesign Institute(Group)Co.Ltd.,Tianjin 300042,China)

W ith the project of the pedestrian landscape bridge in Cangzhou asa practical example,the bridge landscape design solutions werecompared to determ ine the reasonableschemeofbridge landscape;and hascarried ondetailed exposition to themattersshould bepaid attention to in thedesignofbridgestructure,landscapedecorationdesignand construction,inorder forthedesignand constructionofsim ilar bridgein thecity toprovidereference.

pedestrian landscapebridge;multi-spanarch;bridgestructuredesign;landscapedesign

U448.11

B

1007-9467（2016）08-0098-04

10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.08.023

2016-03-22

趙曉龍（1981～）,男，河北石家莊人，工程師，從事橋梁設計與研究，（電子信箱）actzxl2008@163.com。