青岛市某景观桥梁总体方案设计

刘 军，高海亮

（青岛市市政工程设计研究院有限责任公司，山东 青岛 266000）

1 概 述

该景观桥位于山东省青岛市风河入海口处，桥址沿海一线拥有优质的滨海资源，且靠近青岛西海岸新区行政中心，风河桥为区域沿海天际线重点打造的景观节点。

2 桥梁方案

桥梁方案以“龙”文化为契机，通过桥梁造型“跃海腾龙，遨游九天”的昂扬姿态，展现出区域“自强不息，勇于开拓”的城市进取精神。景观桥在方案设计阶段将桥梁与周边环境融合，成为城市“美”与“雅”的载体[1]（见图1）。

图1 桥梁方案

风河桥全长590m，总体为引桥+主桥+引桥的形式。主桥采用五跨连续中承式钢桁拱结构，跨径布置为35m+80m+120m+80m+35m=350m。主桥横断面布置为2.2m（吊杆区）+4.3m（人行道）+12 m（车行道）+4.3 m（人行道）+2.2 m（吊杆区）=25 m（见图 2）。

图2 桥梁方案纵断面布置图（单位：m）

根据总体方案，主桥拱肋为内倾拱肋，倾斜角度为15°。主桥拱肋由边拱肋及中拱肋组成，拱轴线采用悬链线拟合；中拱肋跨中部分采用桁架结构，其余部分采用箱形断面。中拱肋计算跨径120m，拱肋平面内拱轴线计算矢高36.5m，桥面以上拱肋净高19.6m；边拱肋计算跨径80.0m，拱肋平面内拱轴线计算矢高29 m，桥面以上拱肋净高15.7m。

桥面系由纵梁及横梁组成，采用正交异性钢桥面板，桥面板厚16mm，纵向设置U形加劲肋。桥面纵向设置箱形主梁及工字形纵梁，沿道路中心线对称布置；箱形主梁尺寸为2m×2m，沿桥梁横向布置，间距为17 m；工字形纵梁高1 m，沿桥梁横向布置，间距为5m；横梁采用工字形截面，高度由2.0m渐变到2.16m，横梁与拉索一一对应，间距为6m（见图3）。

图3 桥梁横断面布置图（单位：mm）

3 桥梁方案优化

3.1 结构体系

根据《公路钢管混凝土拱桥设计规范》（JTG/T D65-06—2015）[2]规定，中承式拱桥包括中承式推力拱桥和无推力的飞燕式拱桥等结构体系。该工程主桥采用m id a s/C i v i l建模，分别采用两种结构体系进行建模试算，计算结果如下：

（1）采用中承式推力拱桥，边拱拱脚沿桥梁纵向水平反力设计值约为15 000 kN，拱肋构件尺寸及板材厚度较大，导致桥梁总体效果笨重粗犷；且桥梁下部承台尺寸、桩基数量增加明显，工程总投资增加较多（见图4）。

图4 中承式推力拱桥纵向拱脚反力设计值（单位：kN）

（2）采用无推力的飞燕式拱桥，边拱拱脚沿桥梁纵向水平反力设计值约为7 000 kN，约为中承式推力拱桥的一半，拱肋断面尺寸大大减小，桥梁景观效果提升明显（见图5）。

图5 无推力的飞燕式拱桥纵向拱脚反力设计值（单位：kN）

经比选后，该桥结构体系采用无推力的飞燕式拱桥。

3.2 桥面系支座布置

为实现无推力的飞燕式拱桥结构体系，需将桥面系纵横梁与拱肋分离，在拱肋处设置支座，将桥面荷载通过支座传递至下部结构。方案优化阶段对增设立柱、增设拱肋牛腿两种方式进行比选。

（1）在拱肋内侧增设立柱，上部结构至下部结构荷载传递明确，但新增立柱将极大影响景观效果。承台顶为拱肋及墩柱共同作用区域，传力路径复杂（见图 6a）。

图6 桥面系支座布置方式

（2）将横梁以下拱肋断面沿横桥向加宽，增设拱肋牛腿。将支座传导的竖向力通过牛腿与拱肋轴力合并后传至承台顶，路径简洁明确。在拱肋内侧增设牛腿，对景观效果的影响降至最低；缺点为牛腿节段构造复杂，需采用三维制图方法（见图 6b）。

经比选后，采用拱肋内侧增设牛腿的处理方式。

3.3 拱脚处理

桥梁方案初期创作阶段重点关注桥梁整体景观效果，拱脚位置采用曲线过度未经充分论证，进入方案优化设计阶段，对拱脚的节点形式及浪溅区拱肋的耐久性设计[3-4]应重新优化设计。根据材料的不同，拱脚可分为钢筋混凝土拱脚和钢结构拱脚。

（1）钢筋混凝土拱脚。钢拱肋截面上表面受拉，采用该种连接方式需设置预应力钢束抗拉。钢筋混凝土拱脚耐久性较好，但施工过程中预应力张拉不易控制，施工周期较长。

（2）钢结构拱脚。原方案拱脚底部为U形，拱脚底部产生明显的应力集中；拱脚节点优化为V形后，采用锚栓将钢拱脚与混凝土桥墩形成固定连接。钢结构拱脚外露部分需进行重防腐涂装处理，并定期巡检养护。

该工程拱脚处于浪溅区，拱脚节段外露部分钢结构采用重防腐处理措施。拱脚底板以上部分采用二次浇筑混凝土的形式进行包封（见图7）。经比选，拱脚最终采用钢结构拱脚。

4 结 语

景观桥是桥梁功能性及艺术性的结合，是社会物质及精神文明发展的必然诉求。城市景观桥方案初创阶段重点关注桥梁方案整体景观效果，方案优化阶段应以桥梁结构工程师视角进行方案优化，从而指导后续施工图设计工作。

图7 拱脚构造图