某异形人行景观桥结构设计研究

2020-03-29姜长宇刘娟吴波

工程建设与设计 2020年3期

姜长宇，刘娟，吴波

（1.东南大学建筑设计研究院有限公司，南京210096；2.南京工大桥隧与轨道交通研究院有限公司，南京210031；3.南京工业大学交通运输工程学院，南京210009）

1 引言

设计景观桥梁需要因地制宜，在环境保护的基础上，将美学艺术充分应用，最大限度地开发景观资源和发挥周边环境与桥梁的美学创造[1～3]。在国外由结构师、建筑师和材料工程师等许多领域合作完成的桥梁创新项目不断增加，形式新颖、造型独特的桥梁成为城市一道亮丽的风景[4～6]。位于苏州工业园区的金鸡湖西侧CBD 苏州中心星港中心过街人行天桥是该地区景观系统工程的一个重要组成部分，人行天桥工程项目在方案设计阶段就同步开展了桥梁景观的研究和设计，并把桥梁造型的艺术美作为选择桥型设计方案的重要条件，同时要求景观建设方案能够满足环保、观光和休闲等多方面功能需求。为了满足景观设计需求，星港中心过街人行天桥拟采用独特、新颖的建筑造型，由于结构形式复杂，设计过程中能够借鉴的资料和案例较少，其结构设计需要专门的研究。本文以该桥工程项目为背景，对具有异形特点和景观要求的星港中心过街人行天桥的北主桥的结构设计进行了研究。

2 人行天桥的景观要求

2.1 景观工程背景与景观设计构思

苏州中心的景观设计分区见图1，图中的阿数：1 代表星港中心过街人行天桥，星港中心过街天桥分为北桥和南桥2部分；2 指苏州中心ABC 屋顶平台的景观工程；3 指时尚步行街；4 为世纪广场；5 指H 屋顶花园。本文将对星港中心过街人行天桥进行结构设计研究。从图1 可看出，星港中心过街人行天桥是苏州景观项目的重要组成部分，南北桥西侧与湖滨香樟园和市民广场衔接，东侧衔接苏州中心裙房3 层。天桥景观项目设计构思：金鸡湖畔城市空间的延伸、空中的公园，满足游客休闲观光的需求。图2 为星港中心过街人行天桥桥面景观设计方案效果示意图，绿树、花草的设计构思是希望能给通过的行人提供花园式体验。但为了满足在桥面能够种植大型乔木的需求，天桥桥跨结构将需要在局部地方设置树洞。该桥的另外一个特点是桥址位置在公交汽车站附近，要求该桥建成后能为上、下车乘客提供雨棚的功能。景观设计方案还要求在桥上开洞，一方面为了解决桥下采光问题，另一方面希望能给游客带来与众不同的视觉体验，图3 为桥跨结构开通构思的效果示意图。

图1 苏州中心景观设计项目组成

图2 星港中心过街人行天桥景观工程效果示意图

图3 桥面开洞效果示意图

2.2 其他要求

还有以下3 个问题在结构设计时需要考虑：

1）下部结构（桥墩和基础）位置的确定。桥址位置附近建筑物密集，主要有地铁通道及地铁3 号线东方之门站、星港街公路隧道、星港街地面道路、地下车库及湖滨变电站等。复杂的地形和地理条件将会对下部结构的设计产生显著的影响，图4 为项目区地下建筑分布示意图。

图4 项目区地下构造物布置示意图

2）标高受限。梁底最低标高受星港大道桥上净空的影响，因为星港街属于市政主要干道，其上净空要满足规范的要求，该桥要求桥下净空大于或等于5.5m。桥面标高受两侧连接构造（苏州中心裙楼和休闲广场）的限制。上述2 个因素将影响梁高的设计取值。

3）饰面清水混凝土要求。因为该桥景观要求较高，因此，要求主梁和桥墩均采用清水混凝土，并达到饰面清水混凝土的要求，工艺要求与普通混凝土有很大的不同。

3 结构设计

3.1 北桥总体设计

北桥共包含主桥1 座、分支桥梁3 座，分支桥通过桥台与金鸡湖畔香樟林衔接。北桥主桥采用预应力混凝土连续刚构形式，跨径布置约为：51m+25m+30m，其中边跨及中跨跨越星港桥，中墩落在星港街中央分隔带中。分支桥梁均采用预应力混凝土连续刚构、双悬臂形式，跨径为24～27m，主桥和分支桥梁造型为空间异形结构，均采用饰面清水混凝土要求。为了满足景观设计需求：在桥跨结构顶面布置绿化，绿化设置平均厚度为50cm；为了达到能在桥上种植大型树木的需求，在桥跨结构局部的地方设置树池；主桥部分还设置了4 个异形镂空天井。

3.2 上部结构设计

主桥主梁纵向为变高度设计，以西侧裙房为第一跨起点，西侧梁端横梁位置的梁高取1.7m，依次2 个桥墩处的梁高分取2.3m 和2m，主桥另一侧梁端与分支桥梁以牛腿的形式连接，此处的梁高取2m。

主桥箱梁横断面形状见图5，图5a 对应标准段，图5b 对应开洞处（设置天井）。标准段横断面为单箱多室，为了满足桥上种植树木的需求，个别箱室采用开口形式。跨中和支点附近腹板厚度分别取50cm 和70cm。第一跨横梁加厚段长度分别为5m 和8m，过渡段长度为3m，腹板变化采用平行过渡。第二跨和第三跨腹板变化均采用线形过渡形式，过渡段长度分别为5m 和3m。