某校园景观桥设计方案比选分析

2021-04-09叶明月董桔灿

福建建筑 2021年3期

叶明月董桔灿

(深圳市市政设计研究院有限公司广东深圳 518029)

0 引言

优秀的桥梁设计产品离不开合理适宜的方案比选工作[1]，景观桥梁除了实现基本交通功能，同时具备彰显文化、提升景观功能[2]。景观效果实现途径可以通过桥梁结构装饰或者结构形式创新两种方式[3]，不同的方式可能采取不同的材料和结构形式，其造价也不同。通过方案比选，往往能针对关键因素进行深入分析，得到比较清晰的对比结果，对实现桥梁设计目标具有指导意义。而景观桥梁文化功能的实现要结合具体情况，总的来说在景观桥梁方案比选过程中需要综合考虑桥梁设计需求、安全、经济、景观、文化、技术等多个因素。本文以某校园景观桥设计方案比选为例分享校园桥梁设计方案思考。

1 工程概况

拟建桥梁落地在金井镇晋南水城区域内，晋南水城占地413.33 hm2，校区依山傍海，与金门隔海相望，环境优美、交通便利，规划建成集科技、文化、教育、商贸及商住于一体的宜居城市综合体,如图1所示。场地宽约30 m～100 m，场地西侧400 m外为内海，内地表水与内海相通，受海水涨落影响明显，地下水主要为第四系孔隙水、风化带网状孔隙裂隙水，上部局部为上层滞水。桥梁跨河连接北侧教学区、图书馆和南侧规划书院。桥梁可供莘莘学子休闲散步，相应的配套可供休憩，方便进出游览，也能满足不同的交通需求。同时桥梁坐落在书院入口广场，滨水空间充足，配合周边建筑朝向，景观视野与校园景观轴相呼应。顺应水岸和山势，因地制宜，与两院沿湖公共建筑遥相呼应，为园区重要的景观节点。

图1 桥梁周边环境

2 桥型方案构思与分析

桥选型主要提升校园景观特点，展示校园文化特色，实现景观与文化相结合的特色桥梁。结合桥梁特点及现场条件要求，从以下三方面考虑方案：

(1)历史文化：闽南地区一直有建设拱桥的传统，最早连接晋江和泉州城区的泉州大桥，现在连接泉州和晋江的主要交通枢纽的田安大桥，均为上承式拱桥，本次设计思路也主要参考该种结构桥型，以贴合区域文化的需要。

(2)整体布局：该桥位于校园礼仪轴和生活服务轴之间，贴合风水，水景视线近端为桥和湖面，水景视线远端为围头半岛海湾和沙堤，视觉上具有一致性，桥梁设计考虑缓和的曲线形态融为一体。山景主要为规划书院后的现状山体，与设计桥面标高高差约15 m，山脊线、桥位线、天际线和谐统一，共同构成景观亮点。

(3)学科特色：设计方向考虑与其校区总校区内桥梁结构体系一脉相承，体现学校桥梁结构鲜明的学科特色，目前校区内有钢管混凝土悬带拱桥及UHPC混凝土拱桥，同时结合学校师生的研究成果，本次设计考虑采用类似结构。

3 桥型方案比选

(1)UHPC连续悬带拱桥

结合拱桥和悬带桥各自优点，同时充分利用UHPC抗压强度高的特性，考虑采用拱结构和悬带结构结合起来的新体系。如图2所示，桥梁主跨104 m，按照三跨(30+36+30)布置，桥面板高0.08 m～0.15 m，拱肋厚0.25 m～0.35 m，桥宽6.0 m，最大纵坡控制在8%以内，桥下净空高度按>2.5 m考虑，合理的坡度与净空设计保证了行车安全。其中悬带结构由拱支撑，结构形成一个自锚体系，悬带结构产生的水平力通过混凝土斜撑传递到基础，分担一部分拱的水平分力[4]，相较传统拱桥结构更显轻盈飘逸。

配合桥梁设计主题，桥梁整体设计为蜿蜒的波浪线形，与校区整体景观及天际线协调，拱座和桥台不规则的菱形方块增加力感的同时保证了结构的稳定性。两侧与步道顺接，同时配合轻巧的悬带桥面板，发挥了材料优势特性[5]，彰显了学校研究成果，融入两岸公建景观，成为校区景观设计一个重要节点。

(2)UHPC桥面波形钢腹板连续梁桥

结合波形钢腹板结构强度高、自重轻、跨越能力强的特点，考虑主结构采用钢-混凝土组合桥波形钢腹板的结构设计。如图3所示，桥梁主跨100 m，按照三跨(30+36+30)布置，桥宽6.0 m，桥面纵坡控制在合理范围内，保证行走跟通车的顺畅。桥下净空高度按>2.5 m考虑。其中结构由两片波形钢腹板支承上部桥面板，呈三角形布置在单钢管混凝土悬杆上。

波形钢腹板模仿闽南传统红厝的形状，配合纺锤形的桥墩，形成“千丈虹桥望入微，天光云影共楼飞”的景观效果。配色与校区楼宇和谐统一，延续校区景观的一致性，砖红色的波形钢腹板像一座闽南传统石厝巷子一样架在南北两岸之间，形成鲜明地标性景点。两侧与步道顺接，保证两侧人行道流畅，其独特颜色给校园赋予了鲜明的地方文化特色。

(3)五孔钢筋混凝土连续拱桥

本方案采用简洁的五孔连续钢筋混凝土拱桥结构，主要利用拱的作用通过水平推力把原本由荷载产生的弯矩应力变成压应力或者大部分转化为压应力，充分利用混凝土材料的抗压性能。如图4所示，桥梁主跨99 m，按照五跨(15+20+25+20+15)布置，拱圈厚度0.5 m，桥宽6.0 m，桥下净空高度按>2.5 m考虑。拱桥采用的是传统拱桥形式，发挥了拱桥耐久性好，养护、维护费用低的特点。

桥梁简洁形态给人一种清新感觉，桥梁曲线与环境融为一体，配合仿石材贴面，打造桥型景观。桥梁立面、山脊线、天际线和谐统一，共同构成景观亮点。两侧与步道顺接，拱桥在水中的倒影像五连环一般美丽。不远处镌刻着“明德至诚，博学远志”校训的校园塔伫立在园区内，目睹了园区日新月异的发展历程，彰显了校园的文化。

如表1所示，综合比较3个方案，在方案设计过程中都重点考虑了景观效果，不断地将桥梁与环境进行协调，其中UHPC连续悬带拱桥在发挥UHPC材料性能的基础上，以悬带的风格赋予桥梁轻盈形态，与周边环境完美融合，整体提升了校园景观效果，在景观效果方面表现最出色。

其次，3种方案的上部结构都是采用钢管桩贝雷梁支架施工[6]，钢管桩作支架立柱，有效克服了水流的影响，其中方案2的波形钢腹板需要通过吊装拼装施工，并且波形钢腹板的生产需要找专业厂家，一定程度增加了施工难度。方案1拱圈施工会存在一些难度，但是学校通过科研已经取得了这方面的技术成果，项目的实施推动了科研成果的落地，彰显了学校的学科特色。从技术实施及结构特点比较，方案1具有更大的意义及价值。

从造价方面比较，方案2>方案1>方案3，方案2的波形钢腹板需要专业厂家制造、运输及拼装，增加了相关费用，方案3施工简单、工法成熟，造价最低，方案1采用的UHPC材料价格相对贵一点，但是总体在可接受范围内。

综合以上对比，综合结构特点、施工、景观、文化、造价等因素，推荐方案1。