中和湿地公园园区桥梁设计思路及要点研究

2023-05-13张建文

运输经理世界 2023年2期

张建文

（成都市交通规划勘察设计研究院有限公司，四川成都 610041)

0 引言

随着城市文明建设水平的提高，与周围生态环境相融合的桥梁设计与施工需求越来越大。近几年来，国内外关于桥梁设计的研究，主要集中在桥梁结构与形态方面，而对于桥梁所处的环境条件关注很少。实际上，周围的环境条件对于桥梁的形态选择有直接的影响。以中和湿地园区的桥梁设计为例，探讨桥梁功能与生态环境融为一体的理念。

1 中和湿地园区桥梁工程概述

中和湿地园区桥梁工程项目为成都市环城生态区生态修复综合项目建设工程（简称锦城绿道）南段一期的一部分桥梁工程。锦城绿道是天府绿道中“三环”中最浓墨重彩的一环，沿成都绕城高速公路廊道布设，串联起城市公园、自然公园、特色小镇等景观资源，有系统的规划设施、道路及建筑物等，建成后周边环境呈现生态、环保、休闲旅游观光、商业等为一体的环城生态圈，是成都打造城市公园名片的重要工程。项目地理位置如图1所示。

图1 中和湿地园区桥梁工程项目地理位置

2 工程案例

中和湿地公园段位于绕城高速内侧锦江大桥—成自泸高速互通之间，一级绿道里程的范围为K4+700—K7+500，一级绿道长度为2.8km，二级绿道在园区蜿蜒布设。中和湿地园区内所有桥梁包含一级绿道桥梁3 座，二级绿道桥梁9 座。桥梁净宽有3 种，分别为6.0m、5.0m 及4.0m，相应桥梁全宽为7.0m、6.0m 及5.0m。经多次方案研究，确定园区桥梁采用现浇混凝土箱梁，合计桥长785m，桥面积4352m2。

3 中和湿地园区桥梁设计思路

3.1 满足桥梁功能需求

随着人类对自然资源的深度开发与利用，人类的生产与生活足迹已经延伸到了各大湿地园区。尤其城市或者城郊区域的湿地园区，生态丰富、环境湿润，从而成为城市居民首选的休闲游憩场所。湿地园区的桥梁，以跨越河流水渠及园区水域为主，同时湿地空间既有水陆交错，也存在大量的圩埂、斑块和堤岛[1]。针对湿地园区内破碎度较高的湿地景观，需要使用不同桥梁进行整体串联，因此桥梁方案的研究和设计就显得尤为重要。

桥梁工程位于绕城高速公路内侧的中和湿地内，主要以规划排洪渠、湖区水域为主，辅以休闲步道及湿地公园公共设施等。沿线属环城生态区锦城绿道规划区，有系统的规划设施、道路及建筑物等，周边环境将呈现生态、环保、休闲旅游观光、商业等为一体的环城生态圈。

3.2 适应湿地环境特点

所谓湿地，其实就是一种特殊的水陆相间环境，有较强的生态涵养功能，同时具有明显的均质性空间特点，空间富水，天际线趋于平缓，竖向景观变化不明显，存在多样化的自然野生动植物。设计人员在对湿地园区的桥梁进行设计的时候，必须充分考虑湿地园区的环境特点。在这种情况下，针对湿地园区桥梁的设计，需要注意以下几方面。

3.2.1 淡化体量因素

为了提高桥梁与湿地园区生态环境的和谐性与统一性，在桥梁设计过程中，需要对桥梁体量因素进行淡化，增强其近水因素或亲水因素[2]。例如，可以适当地使用低桥或者平桥，连接2 个相邻区域的交通，打造区域内的景观桥梁。既可以将人工建筑与湿地环境结合起来，又提高环境与桥梁风格的统一性。

3.2.2 强调桥型与环境的适应性

使用与周围景观总体设计相适应的桥型，不强求富有变化的风景桥梁型式，但需要弱化区域均质性导致的视觉呆板，借助人工构造物的变化，使区域景物组合多变且富有美感。例如，选择与湿地园区风格相接近的风景桥梁设计，主要对桥梁上部护栏的景观做差异化处理，可以使原本单调的湿地园区显得灵动而多样化。

3.2.3 尊重生物习性

听了鲍老师的一番话，自觉很受启发，在之后的日子里，每当我有人生或工作方面的困惑时，鲍老师就是我请教的对象之一。

湿地空间内的水体岸线附近有非常丰富的湿地生态资源，是区域内生物生长、繁衍的场所。需要注意的是，乡土种群是湿地空间内最主要的生物群落。由于湿地环境的生态系统非常脆弱，所以在桥梁设计过程中，必须对这一区域的生态系统予以保护[3]。例如，在桥梁设计布局方面，要为这一区域内的生物保留充足的生存空间；尽量设计亲水桥，不要阻断水生生物的洄游通道。在施工材料和设备的选择方面，优先选择不会危害生物习性的施工材料和设备。

3.3 高度重视细节设计

对于湿地园区的桥梁设计，需要重点考虑景观桥梁的属性。在一般情况下，大多数的湿地园区景观都会表现为不同程度的尚细不尚粗、尚小不尚大、尚低不尚高等特点。鉴于此，在湿地园区的桥梁设计方面，需要注意以下几个方面。

3.3.1 加入流动设计

流线的动感性与审美性非常好。水是湿地园区的主体，湿地园区的积水非常多，缺乏流动性。加入流动性线条设计，则可以使流线与水环境自然地结合在一起，增强水域的动态美。

3.3.2 刻画局部节点

对湿地园区桥梁的景观局部节点进行刻画，营造景观氛围，也可以提高湿地园区桥梁的设计质量。湿地园区的均质性与开阔性特点非常突出，通过桥梁护栏的折线形态设计，让漫步其中的游客更好地亲近自然景观。将步道与曲桥结合在一起，设计成非直线的路径，让游客产生一步一景的动态观赏效果。

3.3.3 雕琢细部

景观桥的扶手、栏杆、灯饰以及其他辅助设施或者建筑小品都会使游客驻足欣赏。甚至，桥梁细部的色彩、纹样等细节，地面铺装的材质，也会让游客不由自主地停下来欣赏研究。设计人员在设计湿地园区桥梁时，需要精心雕琢细部，通过精工之美获得游客的认可与喜爱。

4 中和湿地园区桥梁设计要点

4.1 设计原则

结合中和湿地园区桥梁的工程特点，在桥梁设计工作中，应当遵循以下原则。首先，坚持以人为本原则，全面贯彻“技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理、美观，有利于环保”的勘察设计新理念。其次，在遵循技术先进、贯彻工程性能良好、经济安全合理、满足人行功能总体要求的基础上，结构外观宜简洁，满足整体景观要求，并使新建构造物与周围景观相协调。再次，对结构的功能、使用要求进行分析，结合现有人流等客观因素，分析合理性，选择最佳的结构形式。例如，要注意结构与环境、地面、地下已有建筑物、管线的协调，并将在施工期间对现有交通、环境的影响降到最低。对于桥梁上部主梁外观、墩柱立面造型设计，要充分考虑与项目周边建筑结构在外观上的协调性，人工构筑物与自然环境、人文景观的和谐性。桥跨径适中，减少墩柱，墩柱处理力求简洁、有序，使桥梁具有亲水效果。最后，中和湿地园区桥梁设计还要充分吸取成都市建设的成功经验，结合成都地区的自然、社会和人文特点，贯彻“精心设计、精细设计、精品设计”的思想，注重桥梁结构设计细节方案的比选、优化。

4.2 桥位设计

中和湿地段一级绿道及二级绿道桥梁的桥位设计，服从锦城绿道沿线景观总体布局及绿道的平面总体布设。因此，桥位多跨中和湿地园区内规划排洪干渠、支渠及园区湖区水域，由于各桥梁工点以中小桥为主，故各桥以直线桥为主。

4.3 桥梁总体设计

桥型的选择是与桥位所处自然人文环境、地形条件、桥梁高度及桥梁线形、水文条件、地质条件及规划条件等息息相关。桥梁的设计思路是建立在其各自设计边界条件基础上的。

桥梁总体设计如何与景观总体设计思路吻合是桥型选择的先决条件，经反复方案研究并与建筑总体设计单位沟通协调，中和湿地园区桥梁桥型以平桥为宜，根据总体景观设计需要，桥上不应有更多的构造设施。

中和湿地园区桥梁总体设计考虑的主要因素有，一是材质方面，从经济性及实时性上要求采用混凝土桥梁；二是施工方面，无运梁条件，利用先期开工的一级绿道作为运梁道路，将破坏已施工的道路和绿化，经济上不合理，需采用现浇结构；三是桥型方面，总体景观设计要求做平桥，拱桥、桁架、斜拉桥等桥型与湿地整体景观设计不匹配；四是行洪方面，桥下能满足100年一遇设计洪水位的通行能力，桥下净空大于0.5m。因此，从这些边界条件综合考虑，中和湿地段绿道桥梁没有更多桥型方案的选择余地。基于景观设计总体要求，下承式拱桥、斜拉桥等不适用；基于行洪要求，排洪沟渠桥下净空受限，阻水率高的下承式拱桥、变截面连续梁（连续刚构）不适用。

结合现场的实际情况，综合考虑经济、美观、适用及施工等因素，中和湿地园区桥梁均采用钢筋混凝土现浇箱梁，桥梁主跨以20m、25m 跨为主，边跨以规划沟渠等边界条件进行搭配。典型桥型布置如图2所示。

图2 典型桥型布置图

4.4 上部结构设计

在材料类型选择方面，采用钢结构桥梁造价高，园区现有交通条件对钢结构桥梁的运输安装造成很大的制约，因此应采用混凝土桥梁。在结构类型选择方面，中和湿地园区桥梁的规模不大，为人行桥梁，宽度仅4～6m，如采用预制梁，现场预制条件及运输条件差，因此采用现浇梁更适合。在梁型选择方面，对于10～25m 的梁桥，梁型主要为空心板梁及箱梁，由于园区桥梁景观性要求更高，因此选择整体效果更好、线条简洁明了的箱梁。在结构体系选择方面，根据中和湿地园区桥梁的实际情况，为保证桥梁的整体性及连续性，多跨桥梁采用连续梁体系，单跨桥梁采用简支体系。因此，桥梁上部结构设计与现场的地形、交通、施工条件及景观要求相适应。

4.5 下部结构设计

中和湿地位于成都平原，地势起伏不大，地形变化较小。因此，相应桥梁墩高变化也较小，桥梁桥墩高度普遍低于5.0m。根据以往的设计经验，矮墩主要受强度控制，该路段桥梁墩高普遍在3.5m 左右，稳定问题不突出。同时绿道项目桥梁地处城区旅游休闲地带，在满足使用功能要求的前提下，需要着重考虑桥梁的景观要求。例如，在桥墩设计方面，针对5～7m 桥宽的桥墩均采用矩形花瓶式桥墩，墩身尺寸采用1.6m×1.0m，墩顶横向设双支座，支座间距为2m。桥墩下方设承台接双桩，桩径为1.2m 钻孔灌注桩，桩距3.0m。

4.6 环境和景观设计

根据该项目工程位置特点，一般路段桥梁的桥型设计应主要注重结构的经济性、安全性，受力的合理性，同时力求桥型与周围环境相协调。桥梁景观设计主要从以下几个方面考虑。首先，注重结构的整体美。总体设计时，充分考虑桥梁、引道的水平及竖向线型的美学设计，使桥梁与引道线形流畅，浑然一体。其次，注意结构高跨比的配合。下部结构根据墩高选择相应尺寸，尽量做到上下部结构尺寸相协调，桥墩轻盈美观[4]。同一座桥梁尽量采用同一结构类型，方便施工。再次，注重桥梁与环境的协调美。通过桥梁景观设计，争取使该项目在建成后达到统一、完整的景观效果，成为锦城绿道亮丽的风景线，给人经久耐看、常看常新的感觉。最后，桥梁均采用等梁高斜腹板连续箱梁，考虑到景观要求，桥梁均采用板墩。