浅谈厦门山海健康步道节点桥梁—和美桥设计

蒋 帅 厦门市市政工程设计院有限公司

1 前言

随着经济的发展，越来越多的城市景观桥梁如雨后春笋拔地而起，在满足使用需求的同时，凭借优美的曲线和大胆优美的造型赢得越来越多的关注和认可。本文基于厦门山海健康步道和美桥节点，阐述景观桥梁的结构设计过程及重难点分析，在确保设计方案的结构安全性，也为施工提供依据，为相关的景观桥梁设计提供参考。

2 工程概况

厦门山海健康步道串联厦门岛中北部“八山三水”等重要生态节点，构建本岛东西向连系的山海步行通廊。全线长约23km，包含新建10.2km的连接山体和水系的高架步道以及7座大跨度异形节点桥梁，桥梁总长1.4km；主线步道桥（路）面宽2.6m，节点桥梁宽度3.8m。

本文针对其中的和美桥节点展开研究：和美桥桥梁采用单塔弧形单索面钢结构形式，连接狐尾山和仙岳山，桥梁横跨仙岳路和海沧大桥引桥，桥梁断面总宽4.4m，塔高50m，项目采用的单塔单索面曲线悬索结构跨径达216.7m，该桥成为世界同类桥型人行桥最大跨径，于2021年该桥获得世界人行桥银奖。

3 景观桥设计

3.1 现状调查

狐尾山公园位于厦门市区，面积70.64公顷。山体呈南北走向，由大小9个山峰组成，主峰海拔139.45m，绿树成荫，风景秀丽，是一个天然的氧吧；仙岳山位于湖里区，山体绵延起伏，峰峦叠翠，天际线优美，五座山峰由西向东并序排列，成为城市和湖里工业区的极佳背景及绿色屏障，山体森林覆盖率90%以上，形成绿意盎然的林海景观，是城市生态圈的重要组成环节。

狐尾山与仙岳山之间相隔着仙岳路高架层和地面层，在仙岳路高架道路宽度为24.5m，地面层道路宽度为29m，高架段与地面的高差大约为9m。和美桥横跨狐尾山与仙岳山之间，高差达48m，现状道路现有的交通网络繁杂，道路前后延展的建筑界面多为不同高度的建筑，空间维度多样化。本节点交通流量相对密集，也是进出岛的主要景观点。因此和美桥在实现桥接仙岳山和狐尾山的基础上，桥梁应采用轻巧，简洁的造型，既要求步道能有效、快速通过，又能成为地标，完美地融入周边的现代化。

图1 和美桥效果图

3.2 结构设计

3.2.1 总体布置

为减小对交通繁忙的仙岳路的影响，并且考虑路景观及通行视觉的影响。由本桥连接狐尾山与仙岳公园，起点狐尾山道路高程约36m，终点仙岳公园标高约34.52m，按照整体步道坡度，本桥为两端高中间低的纵断面设计，桥面纵坡为4%。人行桥连续设置并跨越现状市政道路仙岳路。

本桥采用单侧悬挂曲线悬索桥体系，跨径布置为：216.7m+10m，全长226.7m。边跨（10m跨）为连续梁体系，主跨（216.7m跨）为组合体系。悬索桥主缆北侧一端锚固在主梁上，另一端与背索相连锚固在地锚锚碇上；南侧一端锚固在地锚锚碇上，另一端与背索相连锚固在地锚锚碇上。由于主梁为空间曲线形式，主缆锚固点的水平分力由两侧的地锚锚碇和桥台承担，主梁承担由于倾斜设置的悬挂索而产生的轴向拉力和扭矩。桥塔位于桥梁216.7m主跨的对称轴位置，两侧的桥梁在几何平面上是对称的。悬吊索等距对称地布置在索塔两侧，并与桥面及主缆连接因此本桥设置为两跨一联结构。

本桥平面处于半径为172m的圆弧上，桥梁总宽为4.4m；桥梁起终点侧与山见步道采用坡道连接。纵断面设计主要考虑起终点标高、桥梁坡度及仙岳路通行净空。人行桥起点标高36.000m，终点标高34.52m，坡度4.00%，在桥中设置半径为300m的竖向圆弧过过渡段，跨越仙岳路满足道路通行净空5m的要求。

3.坚持全球视野。我国的乡村振兴是全球乡村治理体系不可或缺的一个重要组成部分，乡村振兴规划要坚持国际视野，努力在全球乡村治理体系中贡献中国方案和中国智慧。[2]

桥塔北侧主梁位于四条22万千伏高压线下方，桥面与高压线最小距离约为36m，满足规范要求。施工期间应注意加强安全防护措施。

3.2.2 主梁

主梁采用扁平钢箱构，梁高1.2m，标准段顶板宽4.0m，底板宽0.9m，箱内设置2道腹板。箱梁顶板厚18mm，底板厚18mm，腹板厚14mm。箱梁内顶板设置5道12mm厚，140mm高纵向U型板肋，底板设置6道12mm高140mm厚纵向U型板肋，每个腹板设一道12mm厚，140mm高纵向U型板肋。主梁横隔板在每个锚点和支座点均设置，同时在锚点间等距设置以提高主梁的整体刚度，支点横隔板厚18mm，锚点横隔板厚14mm，一般横隔板厚12mm。为了抑制风荷载对结构产生的振动，在梁截面高度较大的一侧设置了600mm长的分流板。

图2 主梁横断面设计

3.2.3 桥塔

采用高度更低、体量感更好的V型桥塔造型。桥塔断面为菱形，塔顶底端断面对角线长1.6m，塔中断面对角线长2.977m，采用直线型变截面，变截面处为桥塔的。桥塔的两肢均采用梭形箱型截面，壁厚30mm。在桥塔变截面位置设置横隔板，横隔板30mm，塔上对应主缆和背索的锚固位置设置耳板。桥塔基础采用群桩基础，承台尺寸6.25m×6.25m，布置4根直径1.5m桩基。桥塔与基础采用球铰支座连接。

图3 桥塔横断面图

主缆索面设计为空间双索面，基本线型设计为空间二次抛物线，并通过采用力密度法进行结构找型后得到。桥梁主跨长217m，主缆一端锚固在主梁梁体，另一端锚固在塔顶端；背索一端锚固在塔顶端，另一端锚固在锚碇。吊杆布置在主跨内，吊杆基本间距5.92m。

主缆钢丝一般由热处理的碳素结构钢盘条经多次连续冷拔而成。主缆钢丝束一般由平行钢丝PE索、镀锌或环氧钢绞线索。平行钢丝拉索在工厂制造，将若干根高强钢丝紧密排列成六边形，经左旋轻度扭绞而成。

3.2.5 锚碇

南侧主缆直接通过地锚锚碇，主梁水平力有桥台承担。背索锚碇采用群桩基础，布置4根直径1.5m灌注桩基础。

3.2.6 基础

桩基础及扩大基础的比选：桩基具有承载力高、沉降量小而较均匀的特点，几乎可以应用于各种工程地质条件和各种类型的工程，尤其是适用于建筑在软弱地基上的重型建（构）筑物。因此，在沿海以及软土地区，桩基应用比较广泛。当地基浅层土质较差，力层埋藏较深，需要采用深基础才能满足结构物对地基强度、变形和稳定性要求时，可采用桩基础。桩基的施工方法有挖孔桩（人工挖孔、机械成孔士、钻孔桩（冲击钻、回旋钻）等，适用性较广，可根据地质条件、设计荷载、施工设备、工期限制及对附近建筑物产生的影响等来选择桩基的施工方法。

与桩基相比，扩大基础与土体的接触面积更大，所以单位面积对土体的作用力较小，对土层强度要求低，埋深较浅，适用于岩层埋深非常浅的地质条件。但扩大基础通常是采用明挖的施工方法进行，开挖面积较大。

为了减少开挖面积，保护林木，最大限度地节约资源，减少施工对环境的负面影响，顺应“绿色施工”的号召，本项目下部基础采用桩基。

4 要点分析

桥梁设计本身不仅仅是桥梁的结构，尽管桥梁结构是桥梁设计的根本和关键，但是如何将所设计的桥梁形成集景观效果、使用功能、安全耐久都达到统一，才是桥梁设计的最终目标。

桥梁设计的目的是最好的实现整体景观需求和创造深刻内涵的桥梁形式，同时满足业主使用功能和经济性的要求，以及得到最佳的安全性和功能使用性。通过创造性的结构设计和新型的建筑材料和饰面材料在目前的设计中的充分应用，结构设计将越来越能满足人们对特殊结构设计的要求。结构尽可能采用高强材料，具有节约资源、良好的生态性和经济性等优点。

如下几点将作为桥梁设计中的设计要素和设计边界条件：（1）清晰可读的结构体系：既保证桥梁的视觉合理性，亦应保证结构受力上的合理性；（2）外露的桥梁结构构件：彰显结构构件在整体设计中重要性和唯一性；（3）精致美观而且受力有效的连接节点：强调设计工业化和连接构造；（4）桥梁结构体系一定程度上需要服从功能的要求：本项目作为本地块景观标志的建筑物，为了使用功能和建筑效果的需要，在设计深化的过程中可能会产生一定影响结构有效性的因素。所以整体方案设计为一个冗余度较高、接纳性较强的结构体系。这样结构体系才不会因为一些细微功能调整而丧失其有效性。

5 结束语

景观桥梁在满足日常使用需求的同时，被群众赋予更多的观赏价值，与周围的自然环境相互融合、映衬。景观桥梁独特的结构形式增加了设计难度，为适应新的设计要求，设计人员需要深入结合现状条件，把握桥梁设计中的设计要素和设计边界条件，选择最优设计方案。在保证景观效果的前提下，使设计达到最经济、最合理、最易于施工的设计方案。