城市多孔小跨径景观拱桥结构设计

倪建

(天津市市政(公路)工程研究院，天津市 300074)

城市多孔小跨径景观拱桥结构设计

倪建

(天津市市政(公路)工程研究院，天津市 300074)

以国内几个城市公园内常见的景观多孔拱桥为例，论述其景观设计的要点，包括平面布局、拱桥线型景观、造型与结构、石材栏杆与景观照明等内容。

景观；拱桥；布局；线型；照明

0 引言

公园里的桥，起着连接景点、导游及点缀风景的功能，对于有较大面积湖水的公园尤为如此。其岛屿之间多以桥相连，其中拱桥以其固有的自然美、静态美、动态美及耐久性，且线形的顺适、协调，可小可大可直可曲、可幽可壮可静可动［1］，在公园景观设计中占有首要位置。

由于公园内景观拱桥多以工艺简洁、经济适用的中小跨径、圬工材质为主，桥上一般通行游人或电瓶游览车，故桥体总宽度有限，变化量不大，其景观设计效果更多体现在桥长、线型及多孔圆拱方面。公园内景观拱桥设计得自然、和谐、美观，需要综合考虑桥体内外总体布局若干要点，遵循以下几点设计原则，并采取较适宜可行的方法进行建设。

1 平面布局设计

拱桥是园林景观的重要组成部分，兼有实用性和欣赏性，公园水中央岛屿间拱桥景观的平面布局需要考虑园中桥体周围水域面积、建筑布局、园林规模等，尤其是对多孔且较长拱桥的布局设计。

园内拱桥桥长和孔数应与所在湖水面积大小大体上呈正比，且孔数以奇数为宜。

大水域公园内多孔拱桥附近最好设有亭台、楼榭、阁塔、阙坊等较高景观建筑，使园林建筑与拱桥结构景观空间相呼应，即岸上所设古体景观建筑向空中伸展，而湖上相邻多孔拱桥则在水面上延伸，游人无论园内远赏满月与落日，阁楼高览桥畔荷花与龙舟，桥上近观古建处杨柳与瑞雪，均互为景致，形成景中有桥，桥中有景的立体画面。

图1为北京颐和园内十七孔拱桥，长150 m，所处昆明湖水域面积约213 hm2，拱桥的背景为北岸的万寿山及其半山腰上八角宝塔型的佛香阁。

图1 北京颐和园十七孔拱桥

图2为山东滨州浦湖公园内九孔拱桥，长71 m，所处浦湖水库面积约为120 hm2，拱桥的左侧为9层高仿古黄河楼。

图2 山东滨州浦湖公园九孔拱桥

图3为天津市水上公园内七孔拱桥，长48 m，所处东西两湖水域面积约67 hm2，拱桥左侧为堆山顶上3层高的眺望亭。

图3 天津水上公园内七孔拱桥

图4为云南丽江黑龙潭公园内五孔拱桥，长约30 m，所处玉泉湖水域面积不足13 hm2，拱桥的左侧为清代所建3层高的得月楼。

图4 云南丽江黑龙潭公园五孔拱桥

这些园内布局均是如此，但水域面积过小的公园因其地势所限可不必受此限制。拱桥应以三孔或单孔设计为宜，否则会与周边园林与建筑景观很难均衡协调。

2 拱桥纵断线型的景观设计

曲线是富有韵律变化的柔性线条，在透视的角度下，视觉随曲线运行便得和顺起伏、流畅波动的愉悦感，所以拱桥便因其固有的曲线线型而较之一般的直线桥梁为美，更适于园林景观桥型。要拱桥曲线桥面连续流畅，其线型设计基本原则宜采用大半径圆弧凸曲线做拱桥“驼峰”桥面竖曲线，以反弯曲线即凹曲线作为中央驼峰桥面与两侧桥梁端的路面顺适衔接，可避免桥头两侧水平折角线型，满足通行电瓶游车过桥平稳方便。桥面凹凸曲线纵坡的设计除符合园林景观要求，还能对雨季桥面排水极为有利，另外利用栏杆底部外檐梁贯通全桥来表现线型连续流畅，打破桥身侧平面的单调感，充分增强连续美的感染力，再衬托以光影，符合建筑美学中连续韵律和起伏韵律，使拱桥结构在视觉上保持弧线的连续性，破除板梁桥身的方形感受，增加了拱桥自身的流线感。

山东滨州浦湖公园内九孔拱桥，长71 m，桥面体线型设计即采用大半径R=300 m圆弧凸曲线做桥梁外形竖曲线，纵向由桥头两侧同样大半径R=300 m凹曲线相接桥中的凸曲线，使结构在视觉上保持连续性，远看整体线型自然和缓、舒展流畅，中间三孔可通行小型游船(见图5)。

图5 九孔拱桥线型立面图(单位：m)

天津水上公园内七孔拱桥，长48 m，桥面体线型设计采用半径R=100 m圆弧凸曲线做桥梁外形竖曲线，纵向由桥头两侧同样R=100 m凹曲线相接桥中的凸曲线(见图6)，弧形桥面坡而不陡，使过桥游人略感桥意而不忧不疲，为雨雪天游人安全考虑，桥面上装饰石材表层应作抗滑斜向齿槽(见图7)。

图6 七孔拱桥线型立面图(单位：m)

图7 拱桥桥面齿槽

3 多孔拱桥造型与结构设计

中国建筑与结构历来讲求以构筑物中心为轴的左右对称布局样式，为此，多孔拱桥的孔数自然以奇数建造为准，相邻孔间有相应距离，但也不总是单调重复，设计师可调整孔的高低、大小、疏密及拱桥长短等，增加渐变韵律，更符合城市公园对景观结构线型较高的要求。

以山东滨州浦湖公园内九孔拱桥为例，设计将桥最中孔径设为6 m，以本孔最大并在中心左右对称各布置4孔，为桥上行车便利，其余各孔孔径随着桥面凹凸曲线弧度向桥头两侧依次递减0.7 m，即孔径分别为5.3 m、4.6 m、3.9 m、3.2 m(见图5)。如此不仅使从大到小各处拱圈之上填料厚度与重量基本一致，即恒载沿桥长均布有利于拱桥结构受力，而且总体造型也符合建筑美学上的自然渐变韵律。另外，根据湖面常水位，各孔设计刚好让每个孔径在水面上外露半圆，与其对应水光倒影正好合成整圆，使桥孔虚实明暗相应，亦真亦幻，整体造型灵动、自然、圆满，远观9个拱顶高度的均匀变化也和驼峰式波形桥面相适应，自然协调而不牵强，流利明朗而不累赘，加之园中柳树环绕，碧波荡漾，定然是画家和摄影爱好者们入画入照的佳景。采用圆型拱圈设计(即矢跨比为1/2)，可使各拱圈两侧的水平推力大幅度降低，利于拱桥的耐久性。

同样，天津市水上公园内七孔拱桥中间最大孔径是6 m，以本孔为中心两侧对称各布置3孔，为游人过桥便利其余各孔孔径随着桥面弧度向桥头两侧依次递减0.7 m，即孔径分别为5.3 m、4.6 m、3.9 m(见图6)。由于水上公园内湖水水位经常变化，故特意将各孔顶半圆下均设计有1.5 m高拱座，用以在枯水期间避免外露基础不雅观的视觉尴尬，多孔拱桥拱脚和墩台固结一体，不设支座与伸缩缝，对施工及日后养护、维修等提供了极大方便，而且也使联拱整体造型始终合理轻巧，布局妥帖，赏心悦目。

随着现代计算机与混凝土技术的发展，如今拱桥早已不是晚清以前砖石材料为主的结构形式，钢筋与水泥有效结合使拱桥自重大为减少。多孔拱桥经程序建模分析计算，各拱圈根部(尤其是最中孔)为拱桥所受负弯矩与拉应力最不利处，在荷载、温度、沉降等多重不利组合下，得出板厚与配筋量［3］，做为安全设计的基础条件。另外将各孔拱圈与栏杆底部外檐梁均为向外突出桥侧身设计，会更加强游人对拱桥大小曲线视觉景观效果。

4 拱桥石材栏杆设计

石材栏板除具有防护功能外，也是极好的文化展示的表现之地。拱桥结构具七分基本模样，还可对栏杆、柱头、桥面、桥侧等进行三分打扮，以增色加彩，给拱桥自然美以锦上添花。附属石作雕刻样式繁多，如阴阳纹饰或多处镂空，大多浮雕为当地民俗、典故、名人、佛道等轶事，或花鸟鱼龙，或琴棋书画，或梅兰竹菊，或春夏秋冬，或祥瑞神兽；柱头可方可圆，可雕莲花、祥云，或瓜果梨桃，或十二生肖等吉祥如意图案，用来增进游人步行乐趣及文化体验。

公园内桥梁栏杆按《公园设计规范》(CJJ 48—92)要求，其高度应不小于1.05 m［2］，而景观拱桥所采用的石材栏杆布局应遵循常规合理的适用范围(1.5～3 m)，石材栏杆柱(截面0.18～0.3 m见方)，选择范围内的尺寸时应考虑其桥长因素。另外，拱桥孔数较少、孔径较小时，则石材栏板宜镂空部分设计多些，使其有良好的透视率，减少桥体的厚重感。

5 拱桥景观照明设计

景观照明是公园内桥梁景观设计中主要因素之一，应服从于园内总体照明布局，单对桥体本身有几个要点需要考虑。

(1)考虑拱桥景观的自然和完整。石材栏杆长度范围内尽可能不再布置照明灯杆及基础，最多可在两侧桥头布置来代替栏杆端头的抱鼓石，现阶段应首先考虑采用小间距的LED无杆路灯。

(2)桥体景观照明应以2～4种可调主色调为宜，冬季采用偏暖色光，夏季采用偏冷色光。

(3)为避免影响过桥游人视线，点光源投射灯应布置在拱桥下各拱圈内，桥上设计可为柔和微弱光线的LED投射灯，且尽量采用侧向低位平射。

(4)桥体外沿檐梁的外侧面及多个拱圈外沿也可埋设多色调LED线型装饰灯用于夜晚观赏，入夜远观能充分展现拱桥的优美弧形曲线线型。

(5)为桥身整体美观设计，照明灯连接管线可在栏杆地袱内侧及人行道内侧预埋设计，不应外露，并可多头并联控制，方便变换色彩。

6 结语

美观和谐的多孔拱桥是中式园林中一道优美的风景，与园林山水相互衬托，增强了园林景观的整体效果，其设计很可能还会涉及到其它方面和更为细部尺寸的确定，比如桥身两侧外挂镶面石材板装饰设计时的颜色、板厚、长度、工艺等细节，要结合当地民众主流的审美及工程造价，属于具体个案，而本文所论五大要点属于多孔混凝土拱桥景观设计最为常用的部分，故具有普遍性和实用性，希望能给同仁们相关借鉴与帮助。

［1］ 郭临义.拱桥千秋［M］.北京：人民交通出版社，1998.

［2］ CJJ 48—92，公园设计规范［S］.

［3］ JTG D61—2005，公路圬工桥涵设计规范［S］.

U448.22

B

1009-7716(2015)08-0068-03

2015-03-02

倪建(1967-)，男，天津人，高级工程师，从事公园与河道景观桥梁设计、检测、科研工作。