城市轨道交通桥梁创新设计及策略

涂海+王波

重庆市轨道交通设计研究院有限责任公司

【摘 要】随着我国城市化进程的飞速发展，城市轨道交通高架桥梁因工程投资省、建设工期短等优势成为城市公共交通发展的重要构成部分，它的出现缓解了城市交通形形色色的压力问题，也对其沿线景观带来了不容忽视的影响，研究轨道交通高架桥梁景观美学设计意义重大。本文结合重庆轨道交通1号线沙大段地理位置、线路走向、周围环境和景观美学等因素，建议标准梁采用景观效果好，降噪明显的单线U梁并置方案。墩柱采用圆形截面墩柱，桥梁的整体比例关系采用均方根系列作为依据。同時，从景观角度分析，墩高和桥梁的跨度适宜比例为1：2.5左右，为相似工程桥梁景观设计提供参考。

【关键词】城市轨道交通；高架桥梁；景观美学设计；标准梁；桥墩；桥跨

一、轨道交通高架桥梁的特点及其景观设计应考虑的因素

1.桥梁自身的功能需求 。

由于桥墩变形引起的钢轨附加应力将对行车安全造成影响，甚至出现钢轨破坏的严重问题，因此地铁设计规范明确了桥墩的最小线刚度要求。

2.桥梁合理的尺度和细部刻画 。

桥梁因其自身结构特点往往是粗线条的，细部缺失，尺度感差。我们在考虑桥梁功能及使用设计的同时，需要注重建筑尺度和细部的刻画。在设计中根据人的视觉要求来平衡各种要素之间的关系，注重各部件之间的连接，力求实现统一、均衡。使桥梁在具有宏大气魄的同时，又具有温暖而和谐的亲和力。

3.桥梁的材质和色彩 。

材质和色彩虽是依附于大的建筑空间和细部尺度的表皮，但却是给人直接印象的重要元素。材质和色彩犹如人的衣着，合理的搭配则会显得得体，与建筑空间相得益彰，形成完整优美的景观效果。

二、城市轨道交通高架桥梁景观美学设计

（一）标准梁构造形式及景观设计

1.单线U梁并置方案 。

桥梁上部结构采用两片单线U梁并置，U梁高1.8m，梁体内、外侧腹板均采用流线弧形外观。方案优点：建筑高度低，U型梁比箱梁建筑高度低1.5m左右，有利于立交跨越；结构受力的主梁上翼缘可兼做检修及旅客紧急疏散通道，下部空间可布置通信、信号、电力电缆等管线，截面利用率高；采用分片预制，对吊装设备起吊能力要求低，可采用小型架桥机桥上运架，也可采用桥下运输、整孔吊装的架设方法，运架方式灵活；降噪效果好，对比其他箱形梁，U梁腹板具有阻隔轮轨噪音的作用，U梁没有列车振动引起的箱梁体内的混响噪音；U梁为开口断面，方便后期维修检查。方案缺点：横向刚度相对较弱，动力特性稍差，但仍可满足规范要求；在渡线区段及较大跨度节点桥处，需转换梁型；墩顶盖梁横向尺寸较大，需施加预应力。

2.组合箱梁方案 。

桥梁上部结构采用组合箱梁截面，箱梁高1.8m，箱梁腹板采用斜腹板。方案优点：组合箱梁，受力清晰，施工工艺成熟；采用分片预制，对吊装设备起吊能力要求低，可采用小型架桥机桥上运架，也可采用桥下运输、整孔吊装的架设方法，运架方式灵活。方案缺点：结构整体刚度较弱，行车动力条件稍差；受跨越能力限制，跨越较大的城市道路及河流处需设整体箱梁；后期桥面板、横隔板的浇筑工作量较大；桥面设置挡板及声屏障后，体量较大，侧向视野阻挡较严重；梁高较低，箱梁内部空间狭窄，不便运营维护。

3.单箱单室箱梁方案 。

桥梁上部结构采用单箱单室箱梁截面，梁高1.8m，箱梁腹板采用斜腹板。方案优点：单箱单室箱梁截面结构整体性好，刚度大，徐变上拱小，结构动力性能好；跨越能力强，适应跨路口的需要；适应性好，可方便的用于区间曲线、渡线段。方案缺点：梁体自重较大，运架设备的要求较高；桥面设置挡板及声屏障后，体量较大，侧向视野阻挡较严重；梁高较低，箱梁内部空间狭窄，不便运营维护。

综合分析，以上三个方案各有优缺点，均为可行方案。但结合线路沿线周边环境及景观效果等因素综合考虑，该段高架桥梁推荐采用景观效果好，降噪明显的单线U梁并置方案。

（二）墩柱景观美学设计

桥墩作为承重结构，是高架桥梁的重要组成部分，对于城市轨道交通桥梁，由于所处位置的特殊性以及大范围连续布置，使得其极易进入人们的视线，成为关注的重点。本工程比选了矩形、正方形、圆形等多种形式的横截面。在横截面面积相等的情况下，圆形桥墩对视线的通透性影响最小，其次是正方形桥墩，矩形桥墩在不同视角方向对视线通透性有不同程度的遮挡，并且程度大于前两者。圆形截面墩柱与梁部流线形外观协调性好，整体景观效果好。矩形截面墩柱线条流畅，棱角分明，受力较好。矩形截面墩柱，墩顶采用“Y”形，墩顶盖梁可按钢筋混凝土结构设计，减少了预应力钢束，施工简便，但此墩形适应墩高的能力较差。综合分析，本线高架桥梁推荐采用景观效果好的圆形截面墩柱。

（三）高架桥梁跨度景观美学设计

1.人的视觉特点分析 。

对于桥梁而言，当从较远距离观察时，视觉就侧重于桥梁跨度与高度之间的整体外轮廓比例关系；当从较近距离观察时，视线焦点主要集中在桥梁的构配件尺度方面。

2.高架桥梁标准跨径研究 。

桥梁跨径过小导致桥墩过多，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。根据目前国内外轨道交通桥梁建设经验，标准梁跨度基本在25～35m之间，具体应根据城市桥梁建设环境综合分析。本次选取25m、30m、35m三种跨度的技术经济指标进行综合比选，单从材料指标的角度分析，30m跨度较为经济合理，因此，本线推荐30m跨度为高架桥梁的基本跨径。

3.高架桥梁整体比例关系景观美学研究 。

桥梁高跨比例为1：2.5时，桥孔的整体比例显得比较舒展，桥高与跨度的比例也和我们一般的视觉习惯相吻合。在外形的稳定感及造型的美观之间取得了平衡，比较符合人的视觉习惯。桥梁的高度太低的时候会对视线有明显的遮挡，同时人的视觉心理也会有非常强烈的压抑感。在跨度相同的情况下，桥梁的高度过高，会给人以不稳定的感觉。从高架桥梁景观美学角度分析，本工程建议高架桥梁高跨比例为1：2.5。

三、结束语

随着时代的发展和科技的不断进步，特别是高架桥对城市交通的影响越来越大，人们对桥梁建筑的审美心理、审美观点、审美标准、审美能力的不断提高，高架桥梁创新、建筑美观也被不断赋予新的内涵。

参考文献：

[1]金鑫. 优化轨道交通设计 助推城市加快发展[N]. 宝鸡日报，2016-08-16（001）.

[2]唐英，胡安庆，张三峰. 跨城市轨道交通的桥梁健康监测系统设计与应用[J]. 铁道建筑，2014，（01）：1-3.