广州市番禺区南浦三桥桥型方案比选

谢春江 广东省冶金建筑设计研究院 广东 广州 510080

广州市番禺区南浦三桥桥型方案比选

谢春江 广东省冶金建筑设计研究院 广东 广州 510080

笔者结合一个桥梁方案设计工程实例，在满足桥梁使用功能的前提下，力求造型新颖美观，布局合理，并使桥梁与周边环境相协调，充分体现“安全、环保、经济、适用、美观”的原则对桥梁桥型进行比选。

城市桥梁；桥梁景观；方案比选

桥梁是一种独特的构筑，它对河流、峡谷和道路的大空间跨越使人对其产生特别的情感。桥梁在造型和结构上常常通过不同构件的刚柔、曲直、长短形成对比与组合，这使桥梁更富有节奏和韵律；桥梁所表现出的强烈水平延伸感及与地形、建筑、周围环境的巧妙结合可以创造出多维的景观效果。

1、概述

南浦三桥位于番禺区南浦岛上，跨越大石水道，水道江面开阔，宽达150m，主桥通航孔按单孔双向V级航道标准，通航净空宽80m，高8m，最高水位按二十年一遇洪水位考虑。该桥加强了南浦岛与大石中心区的联系，而且加强了与广州新火车站、番禺中心城区、广州中心区、广州市南沙区、佛山市顺德区等周边的联系，完善了南浦大道功能，盘活现有的交通资源，为今后南浦岛的发展提供更便利的交通条件，同时为城市景观增添一抹亮色。

2、桥梁方案设计比选原则

根据相关规划设计，结合周围路网交通功能要求，考虑当地的施工条件，并结合地质、水文、通航等级、景观协调和造价经济合理等因素综合比较选择，其主要原则是：在满足桥梁使用功能的前提下，力求造型新颖美观，布局合理，并使桥梁与周边环境相协调，充分体现“安全、环保、经济、适用、美观”的原则。

(1)安全：在力求创新的前提下，保证桥梁结构的强度和耐久性，及营运中的安全性。

(2)经济：根据桥墩高度、桥梁长度，选用经济、合理的上部构造型式和跨度，拟定合适的结构尺寸；贯彻“全寿命设计”理念，进行节约型设计。

(3) 适用：选用结构整体性好，高速行车舒适性好，承载潜力大，后期维护工作量少，费用低的桥型方案。

(4) 环保：在满足安全舒适的前提下，应结合周边环境“最大限度的保护、最低程度的破坏、最大限度的恢复”，充分体现可持续发展的设计理念。

(5) 美观：在造价适中的情况下，尽量选用结构新颖美观与环境协调的桥型方案。

根据以上原则对广州市番禺区南浦三桥进行桥梁桥型方案比选。

3、桥型方案的选择

考虑桥墩、防撞等因素，设置单个通航孔时，跨径为100～130m，可选择的桥型较多，根据本项目的方案构思指导思想，提出三种桥型方案进行比较。

1、方案一——钢管混凝土蝴蝶拱桥

广州番禺区地处河网密布的珠江三角洲冲积平原，在悠久的历史长河中，社会、经济、文化等多方面相互作用，具有典型的水乡风貌和人文特色、自然景色与人文景观极为和谐的城市形态。方案以“蝴蝶”为主题，蝴蝶被人们视为吉祥美好的象征，表现了人类对至善至美的追求。

图一：钢管混凝土蝴蝶拱桥主桥立面图

图二：钢管混凝土蝴蝶拱桥效果图

图三 钢管混凝土拱一连续梁组合体系桥梁主桥立面图

图四 钢砼混合梁独塔斜拉桥梁主桥立面图

主桥跨径组合为：（30+110+30）m钢管混凝土蝴蝶拱桥，边中跨比值为0.272，全桥总宽30.1m。主桥采用整体式设计，位于直线上。拱肋采用空间曲线，由两片拱组成，拱肋与铅垂面夹角18.20，平面内矢高29.8m，平面内矢跨比为1/3.69。两拱拱顶中心间距47.0m，肋均采用圆形截面，拱肋截面从拱顶至桥面钢横梁处直径从1.5m变化到3.0m，钢板厚度为由16～22mm不等，在接吊杆处设置加劲肋板。桥面以下拱肋截面为等截面，截面直径为3.0m，为加强拱座处拱肋的刚度、强度及满足防撞及防腐要求，桥面钢横梁以下拱肋采用劲性骨架混凝土截面。主梁采用扁平钢箱梁，在全部拱跨范围内连续成一个整体，并在与拱肋相交处通过强大的钢横梁与拱肋联结在一起。

2、方案二——钢管混凝土拱一连续梁组合体系

方案以“彩虹”为主题，是一种积极、健康的生活观，生活方式。大桥位于中国最早进行改革开放的珠江三角洲，体现岭南文化的独特性，也体现番禺地区的包容、开放、勇敢、进取的精神。

图三：钢管混凝土拱一连续梁组合体系桥梁主桥立面图

主桥跨径组合为(60+110+60)m钢管混凝土拱一连续梁组合体系，全长470m，边中跨比0.545，主拱矢高22m，矢跨比为1/5，拱轴线采用悬链线，m=1.3，吊杆间距5m。主梁为单箱三室整体式断面，全宽34m，单侧悬臂长从6.7m，每隔5m设置一道加劲肋，腹板采用斜腹板，箱窒底面宽度19.0～19.9m，大悬臂加上斜腹板使主梁显得轻巧、美观。钢管混凝土拱—连续梁组合体系将钢管混凝土拱与预应力混凝土连续梁结合在一起，充分发挥各自的优点。钢管混凝土系杆拱结构轻巧，造型美观，造价较低；但施工困难，结构刚度小。而预应力混凝土连续梁结构刚度大，整体性能好，行车舒适性好，采用挂篮悬浇施工工艺成熟；但外形稍显简单。将二者结合起来的结构就会构造轻巧，造型美观，刚度较大，整体性好，施工简单可靠，工程质量进度有保证。同时造价也相对较低，易于维修养护。

表一 方案比选

3、方案三——钢砼混合梁独塔斜拉

方案以“凯旋”为主题，寓意番禺地区经济、文化建设等方面取得的伟大成就。斜拉桥桥塔雄伟挺拔，配合漂亮、简约的斜拉索，就像一座巨大的竖琴，奏响一篇完美的乐章。

图四：钢砼混合梁独塔斜拉桥梁主桥立面图

主桥跨径组合为30m+30m+110m钢砼混合梁独塔斜拉体系，全长470m。边中跨比0.545，主拱矢高22m，矢跨比为1/5，拱轴线采用悬链线，m=1.3，吊杆间距5m。塔柱的造型独特,外形优美,有一定的视觉冲击力，在不同的角度均能营造出很好的视觉效果，传统塔形均不能与之比拟。本桥型方案与周围环境、景观相协调，为与道路平面保持统一，主跨主梁采用钢箱梁，锚跨主梁采用预应力混凝土梁，在边跨设置了一个辅助墩，为背索提供了刚性的锚固体系，同时也为中跨主梁提供了竖向支撑体系。主塔采用双柱钢管混凝土结构，斜拉索采用扇形布置。本方案采用塔、梁、墩固结体系。本方案造型新颖美观，采用不等跨单索面形式，外形令人赏心悦目。主塔采用两根钢管混凝土柱，雄伟挺拔、刚劲有力，象征着番禺经济发展的强劲势头。主梁采用钢箱梁及混凝土箱梁混合结构，使结构受力更加合理；边跨配置辅助墩，增加整个桥梁的刚度。桥下净空开阔，利于通航。

方案比选见表一。

以上方案中，方案三：独塔混合梁斜拉桥，斜拉桥的历史比较年轻，随着桥梁结构的理论、材料、制造、锚固方式、生产工艺、有限元分析、模型试验、计算手段等得到了长足发展。但在南浦岛附近的西丽桥为钢砼组合体系独塔混合梁斜拉桥。方案二：钢管砼－连续梁组合体系，拱桥是一种常见的桥式，根据桥面的位置，分为上承式、中承式和下承式。在此处地势相对平坦，适宜修建中、下承式的系杆拱拱桥，但附近的丽江大桥就是此桥型。根据周边现有大桥的结构型式，从景观的角度考虑，在达到与桥位周边景观协调一致的基础上，拱肋、吊杆可以选择样式多变的造型，运用不同的构思、不同的搭配加上番禺悠久的历史文化背景，可创造出番禺地区一个标志性效果。蝴蝶拱桥，结构造型新颖、美观，两片拱肋似蝴蝶的两个翅膀，翩翩起舞，给人一种动画般美感。又可以与番禺地区秀丽的自然景观及丰富的人文积淀融为一体。综上所述，本次主桥方案推荐采用方案一钢管砼蝴蝶拱。

4、结束语

随着城市的高速发展，现代的桥梁设计已不纯粹以满足功能需要为目的，桥梁巨大的跨度、强烈的形体表现力、超凡的尺度均反映出人类对自然的驾驭，是人类自我实现的高度反映。在尊重功能的同时还能反映地域文化的过去与将来，最大限度地实现功能、技术、经济、美观与历史文化的统一，使其成为城市文化的聚焦及城市形象的窗口。城市桥梁桥型选型在满足桥梁使用功能的前提下，还应考虑桥梁景观、城市人文特征等，融功能、技术、经济、美观、城市人文为一体。本文可为同类型桥梁方案设计提供借鉴。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.005.016