天津地铁3号线高架桥梁桥型设计

2013-08-22张四国

山西建筑 2013年13期

张四国

(天津市市政工程设计研究院，天津 300051)

0 引言

随着我国经济高速发展，城市交通压力日趋增加，作为公共交通方式的轨道交通得到迅速发展，轨道高架桥梁日益增加，人们在享受快捷便利交通的同时，对交通设施的审美期望也逐渐提高，要求城市的交通结构能够与城市建筑融为一体，以提升城市的整体景观形象，这体现了人们在基本满足物质文明需求的基础上，对精神文明的追求。天津地铁3号线工程北高架桥沿津围快速路中央分隔带展线，作为城市景观的一部分，要求桥梁结构选型设计在贯彻工程性能良好、经济安全合理、满足交通功能总体要求的基础上，注重桥梁结构的美观，以做到技术与艺术的完美统一，充分体现以人为本的设计理念。

本文以天津地铁3号线北高架桥工程为依托，针对桥梁跨径布置、桥型选择、景观设计等多方面进行分析、论证，并指导相关工程设计。

1 标准梁梁型比选

1.1 桥梁的跨径

对于长距离的高架桥，从景观上考虑，应尽量采用等跨等高度梁，使空间上的视觉效果具有均匀的连续性。桥梁跨径的选择，对高架桥的景观和结构是否影响很大，根据拟采用的结构形式并结合周围环境和工程地质条件，从景观、经济和施工技术等各方面综合考虑确定。跨径过小，桥墩过多既影响景观，又影响施工速度;跨径过大，梁高的增加将较为明显，同时施工难度也相应增大。根据国内已建成的轨道桥梁，对不同梁型不同跨径的比较，城市长距离高架桥的经济跨径为20 m～30 m。

天津地铁3号线工程北高架位于津围公路中央分隔带内，景观效果尤为重要。本线高架桥绝大多数墩柱墩顶至地面高度在8 m～10 m，30 m桥梁跨度与桥梁建筑高度较为匹配，桥梁的景观效果相对较好。考虑以上因素，区间标准梁跨度推荐采用30 m。

1.2 桥梁的结构体系

上部结构的结构体系既可以采用简支体系，亦可采用连续体系。简支体系结构简单，受力明确，上部结构受基础的不均匀沉降影响最小，支座一般布置为一端固定，一端活动，各墩受力均匀。容易做到设计标准化、制造工厂化、施工机械化，安装架设方便，施工速度较快，多为中小跨度桥梁采用。但需较大制梁场，运梁设备。本项目位于建成区，制梁场地受限，津围公路交通繁忙，运梁难度较大。

连续体系为超静定体系，其优点是结构刚度大，变形小，动力性能好，车辆运行平顺，有利于改善行车条件，减小列车运行产生的噪声和振动，采用支架施工，施工方法简单。但材料用量较大，整体造价偏高。

综合考虑以上因素，区间高架桥的标准跨推荐采用连续结构体系。

1.3 标准梁结构形式

目前，在国内各城市已建成和在建的城市轨道交通高架区间桥梁中，梁的截面形式主要有箱形梁，Ⅰ形组合梁与U形梁，如表1所示。

表1 国内主要轨道桥梁梁型一览表

由表1可知，在国内各城市已建成和在建的城市轨道交通高架区间桥梁中，梁的截面形式绝大多数采用了箱形梁，Ⅰ形组合梁与U形梁用得相对较少，连续体系均为箱形截面。

箱梁能适应各类条件，是目前国内桥梁广泛采用的高架结构形式之一，它具有闭合薄壁截面，抗扭刚度大，整体受力性能好以及动力稳定性好。箱梁外观简洁、适应性强，在区间直线段、曲线段、折返线及渡线段等处均可采用，对于斜弯桥尤为有利。本项目推荐采用单箱单室箱形截面，见图1。

图1 单箱单室梁

2 高架桥景观设计

高架桥是影响城市景观的关键要素，高架桥景观方案主要涉及到以下几个方面:高架桥线型、桥梁的结构与美学、人对高架道路的视觉美学要求与美度需求，以及色彩运用、夜景创造和绿化设计等。

轨道交通高架桥设计必须本着“以人为本”的理念，精心设计，把高架线路本身作为城市景观的组成部分，对城市高架交通沿线环境景观特点作深入研究，使之成为环境景观规划中的亮点而不是败笔。

2.1 景观设计原则

天津地铁3号线工程北高架段长4.5 km，大部分沿津围快速路中央分隔带由南向北敷设。津围快速路两侧的规划用地以居住用地、教育科研用地和工业用地为主。目前，津围公路为二级公路，断面宽度为12 m，改造后津围公路升级为城市快速路，断面宽度60 m。因而，本线高架桥作为城市建筑的一部分，不能仅考虑高架桥的功能性，而更应该作为一种建筑物来看待，高架桥设计做到技术与艺术的完美结合，最大限度地实现功能、技术、经济、美观的完美体现;因此在本线高架桥设计中，建筑设计应该占据重要地位，桥梁的整体建筑效果及上下部造型应由建筑师完成，桥梁建设的重点应放在都市化上，强调建筑和地区之间的空间，使桥梁的高架桥整体风格做到简洁、通透，能融于周围环境之中(见图2)。

图2 高架桥景观布置图

总结国内几条高架线的设计经验，我们提出以下景观设计原则:

1)适当增大高架线路的高度，并与绿化带内树丛呼应，利用树木调整视线、降低噪声，减小立柱和上部结构的体量，使高架桥结构形式简洁轻巧，下部净空增大，形成采光、通风和高架两侧街道相互通视的条件，减少人们对活动空间的压抑感。

2)注重与周围环境的协调，作为城市桥梁，线条宜简洁明快、轻巧纤细、连续流畅;整体风格要做到简洁、通透，要能融于周围环境之中:人们的第一视点不应落在高架桥上，在瞬间的一瞥中便能得到明确的印象，而不会过多把视觉停留在高架桥上;但当人们仔细观察高架桥梁时，却又可以处处体现出一种艺术美。除满足交通需求外，不能随意穿过商业区、金融区、高层建筑密集的居住区和古建筑保护区等具有相对独特个性的地块，以免对上述地块造成分割，破坏其完整性，影响城市景观。

3)要注重桥梁自身美化。桥梁颜色应选取淡雅、明快的色调，如采用淡蓝色、灰白色等浅色调，以减少压抑感;桥面侧边和桥下柱子体量表现尽量轻盈，线条流畅大方，富有现代气息。

4)城市桥梁景观是全天候的，要注意夜间景观的设计。

2.2 主体造型设计

1)对津围公路及周边的空间影响。

建设高架桥在一定程度上改变了津围公路及周围原有景观构成因素，道路侧面巨大的桥面形成与街道两旁多层建筑或高层建筑裙房同样高度的线性城市构筑物，同时桥墩的存在也对城市街道景观产生了重要的影响。

通过对城市街道剖面分析，桥下净高8 m～10 m，并不遮挡街道对面30 m左右建筑立面的完整性，同时其水平桥墩30 m左右的间距，也可以对对面街道水平80 m以上的水平段形成较完整的视角，因此不会影响街道多层建筑单体商业气氛的观察。但是，对于街道对面的高层建筑形成的大尺度城市景观会产生一定的干扰。

2)建筑风格定位。

桥梁:高架桥采用箱梁结构形式，跨度为30 m。对高架桥横截面进行设计，使较宽的桥面分解为几段较细的形体，强化流线型和桥梁的速度感，又形成与城市景观相配合的细腻尺度。桥墩采用独柱墩方式，都需要对在符合结构和施工的基础上对墩柱进行人性化设计，使之符合城市尺度要求。另外，由于桥墩表面凸凹产生更多的阴影效果，因此更加利于桥墩结构的人性化处理，墩柱采用倒圆角的方式，减弱其对于视觉效果上的压力，使原先容易让人视觉疲劳的单调景观转变为富有最佳视觉享受的街道景致。

2.3 景观设计

1)日景。

突出阳光下绿色城市的特色，由于漂浮空中，又有动感的交通要素，因此必须突出轻巧飘逸的效果。桥梁整个色彩体系选用偏冷色调，如接近于混凝土本色的灰白色，在烈日炎炎中会给人一种清凉的感觉、比较明亮的纯色。

2)夜景。

强化桥梁的现状连续性和轻巧漂浮的感觉，站台部分强调交通建筑的现代化和城市标志特点。在桥体墩柱上挂探射灯，从侧面打光照射桥体底部，以褪晕效果使中心部分显得更加飘逸。桥底中部地面处设向上投射的灯光，对侧光不足之处进行补光，并对周边绿化进行照明。桥侧用点式灯光产生有节奏的变化，可考虑桥顶以LED照明产生连续的线装发光带，强化桥体的流线感，与周边景观相互辉映。