吳越路尚賢河橋九跨連拱結(jié)構(gòu)與景觀設(shè)計(jì)

劉鋼波 ，許 莉

（無錫市政設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 無錫 214001）

1 概述

吳越路是位于無錫市太湖新城內(nèi)的一條東西向主干路，由蠡湖大道至京杭運(yùn)河，全長(zhǎng)約9.5 km，處于太湖新城的中心位置，貫穿在太湖新城東西的創(chuàng)意山水軸中，是將西部的科教產(chǎn)業(yè)園、東部的國(guó)際科技園及新城中心區(qū)連接起來的重要紐帶，是凸現(xiàn)太湖新城形象的景觀大道。尚賢河橋是吳越路跨越無錫新行政中心南側(cè)尚賢河濕地公園主河道的一座標(biāo)志性橋梁，景觀要求非常高。圖1為尚賢河橋區(qū)位圖。

圖1 尚賢河橋區(qū)位圖

2 橋梁構(gòu)思

尚賢河橋位于太湖新城重要的城市景觀路——吳越路上，位于規(guī)劃行政中心南側(cè)，是新行政中心南側(cè)尚賢河濕地公園內(nèi)的一座標(biāo)志性橋梁，橋梁結(jié)構(gòu)與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)尤為重要。

尚賢河橋平面位于直線上，道路中心線與河道中心線正交，尚賢河以現(xiàn)有河道為基礎(chǔ)，擴(kuò)展水面，橋位處規(guī)劃河面寬145 m，先建橋后挖河。橋梁凈空須滿足等外級(jí)航道要求（滿足小型游船通過）。尚賢河橋的設(shè)計(jì)要同時(shí)考慮吳越路的景觀及行政中心的布局，橋型還需與周邊環(huán)境、地塊功能相協(xié)調(diào)。由于橋位北側(cè)與行政中心大樓隔水相望，水面寬闊，周圍環(huán)境優(yōu)美，但缺少視覺焦點(diǎn)，也缺少對(duì)行政中心大樓的體量平衡結(jié)構(gòu)，因此可采用強(qiáng)調(diào)法，突出橋梁建筑，使其與北處行政大樓有一定的體量平衡效應(yīng)，成為濕地公園內(nèi)的視覺焦點(diǎn)。

本次設(shè)計(jì)以“傳承歷史，發(fā)揚(yáng)傳統(tǒng)，體現(xiàn)現(xiàn)代文明”為設(shè)計(jì)主題，力求將尚賢河橋建設(shè)成和諧、生態(tài)、富有文化內(nèi)涵的藝術(shù)性的橋梁。根據(jù)尚賢河橋的基本建設(shè)條件，以滿足造型要求為重點(diǎn)，結(jié)合功能要求，進(jìn)行橋型的構(gòu)思。

橋型構(gòu)思：九孔連拱——古樸、典雅、大氣，充分體現(xiàn)無錫特有的人文景觀和豐厚的文化底蘊(yùn)。

“小橋、流水、人家”表達(dá)了無錫水鄉(xiāng)典雅的境界，也是無錫水鄉(xiāng)文化的內(nèi)涵與濃縮。無錫這座古老的城市有著豐富的文化底蘊(yùn)，同時(shí)也充滿了開放與發(fā)展的活力，他依伴太湖，宛如湖畔上一顆璀璨的明珠。橋是無錫的寶貴資源，是構(gòu)成水鄉(xiāng)獨(dú)特魅力的重要因素。此次尚賢橋的設(shè)計(jì)也正是今天對(duì)無錫橋文化的延伸與拓展。由于橋處于太湖新城的中心位置，有著自然景觀與人文景觀相結(jié)合的城市空間形態(tài)，對(duì)橋梁造型與周邊環(huán)境有機(jī)的協(xié)調(diào)構(gòu)思與設(shè)計(jì)，在塑造城市整體形象中起著重要的作用。本次設(shè)計(jì)正是本著這一理念，以挖掘文化、協(xié)調(diào)環(huán)境、拓展功能、構(gòu)造牢固、造型優(yōu)美、橋梁創(chuàng)新為原則，構(gòu)思創(chuàng)意了“水鄉(xiāng)韻”的橋梁主題。

3 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 總體布置

尚賢河橋?yàn)殡p幅橋梁，兩幅橋梁間隔距離55.5 m，對(duì)稱布置，每幅橋梁均為（12.95+15.93+17.98+20.03+22.0+20.03+17.98+15.93+12.95）m的九孔連拱，凈矢跨比均為1/2，橋梁總長(zhǎng)167.04 m。橋梁最大縱坡3.0%，凸曲線半徑為1 000 m，機(jī)動(dòng)車道橋面橫坡為1%，人行道及非機(jī)動(dòng)車道橫坡為1.5%。單幅橋橫向布置為：2.0 m（人行道）+3.0 m（非機(jī)動(dòng)車道）+2.0 m（機(jī)非隔離帶）+14.5 m（機(jī)動(dòng)車道）+1.25 m（安全帶）=22.75 m（單幅橋面全寬）。圖2為橋梁總體布置立面圖，圖3為橋梁建成后實(shí)景圖。

圖2 大橋立面圖

圖3 大橋?qū)嵕皥D

3.2 上部結(jié)構(gòu)

橋梁上部結(jié)構(gòu)為九孔鋼筋混凝土拱板，其中中間3孔拱板厚度為65 cm，其余各跨拱板厚度為60 cm。拱上建筑有側(cè)墻、護(hù)拱及拱上填料，填料以上為瀝青橋面，其中機(jī)動(dòng)車道橋面為4 cm瀝青瑪蹄脂碎石+8 cm粗粒式瀝青混凝土橋面；非機(jī)動(dòng)車道橋面為4 cm AC-13C瀝青混凝土+6 cm AC-20C瀝青混凝土。側(cè)墻為C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，側(cè)墻厚度由150 cm變化至50 cm。拱背設(shè)C15片石混凝土護(hù)拱，各護(hù)拱與拱板之間采用1 cm油毛氈墊層隔離。各橋墩處橫橋向護(hù)拱頂面設(shè)5%橫坡，并采用排水管將拱內(nèi)積水排至拱外。護(hù)拱頂面及沒有護(hù)拱的拱板頂面采用聚合物防水層涂刷3層。

3.3 下部結(jié)構(gòu)

橋臺(tái)設(shè)3排直徑1.20 m的鉆孔樁基礎(chǔ)，采用梅花形布置。橋墩采用兩排直徑為1.20 m的鉆孔樁基礎(chǔ)。

3.4 施工方法

步驟一：平整場(chǎng)地，施工下部結(jié)構(gòu)。

義山近體，辟績(jī)重重，長(zhǎng)于諷喻。中有頓挫沉著，可接武少陵者，故應(yīng)為一大宗。后人以溫李并稱，只去其秾麗相似，其實(shí)風(fēng)骨各殊也。

步驟二：搭設(shè)拱板支架，對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓。

步驟三：（1）在支架上對(duì)稱澆筑各孔左右部分拱板，每孔拱板留拱頂2 m后澆帶。（2）單孔拱板澆筑須左右對(duì)稱，且單孔拱板混凝土澆筑必須在混凝土初凝之前全部結(jié)束。

步驟四：由邊孔向中孔依次對(duì)稱澆筑拱頂后澆帶，最后澆筑中跨后澆帶混凝土。

步驟五：（1）從邊孔向中孔對(duì)稱連續(xù)施工各拱第一部分側(cè)墻和護(hù)拱。（2）待每跨拱板上第一部分側(cè)墻和護(hù)拱澆注完成，并在側(cè)墻和護(hù)拱混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%后，進(jìn)行第一批拱腹填料（12%灰土）的施工，拱腹填料要求分層填筑并壓實(shí)，第一批填料填筑至已施工完成的第一部分側(cè)墻頂面以下20cm位置處。（3）開始拆除拱肋支架。

步驟六：從邊孔向中孔對(duì)稱施工剩余部分側(cè)墻。在第二批側(cè)墻混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，從邊孔向中孔對(duì)稱填筑剩余部分腹拱填料。

步驟七：最后進(jìn)行橋面系、橋梁外裝飾等附屬設(shè)施的施工。

3.5 結(jié)構(gòu)計(jì)算

該橋?yàn)榫趴玟摻罨炷吝B拱結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)計(jì)算采用橋梁博士程序進(jìn)行建模分析。橋梁下部墩臺(tái)支點(diǎn)采用各節(jié)點(diǎn)的彈性剛度進(jìn)行模擬。拱上建筑采用虛擬豎向桿件與橋面單元及主拱圈進(jìn)行連接，拱上建筑單元僅傳遞軸力。根據(jù)計(jì)算得到各拱圈的內(nèi)力，并對(duì)各內(nèi)力進(jìn)行最不利組合。根據(jù)組合內(nèi)力結(jié)果進(jìn)行各拱圈的配筋設(shè)計(jì)，最后對(duì)各截面進(jìn)行承載能力及裂縫寬度的驗(yàn)算。

4 橋梁景觀設(shè)計(jì)

（1）橋跨布置比例的分析

橋梁孔徑的布置比例關(guān)系直接影響橋梁的建筑外形，實(shí)腹式拱橋一般常用等比和等差級(jí)數(shù)兩種方案。該橋在確定橋跨前按上述兩種方案進(jìn)行了詳細(xì)比較。第一方案以等比變化進(jìn)行布跨，并以0.85～0.95的比例進(jìn)行了分析，最終結(jié)合橋梁的總長(zhǎng)采用0.88的比例成圖最為適宜，即橋孔跨度布置為（10.8+12.3+13.9+15.8+18+15.8+13.9+12.3+10.8）m；第二方案以等差變化進(jìn)行布跨，并以1.5～2.5 m的等差數(shù)進(jìn)行分析，最終通過比較采用1.9m作為等差級(jí)數(shù)得到較好的橋孔布置效果，即橋孔跨度布置為（10.4+12.3+14.2+16.1+18+16.1+14.2+12.3+10.4）m，如圖4所示。

圖4 分跨比較圖

在上述等差和等比級(jí)數(shù)比例的比較中，雖然兩者跨度基本相差不多，但等比變化的橋梁跳躍感更強(qiáng)烈。由于橋梁總長(zhǎng)較長(zhǎng)、縱坡大，等比變化分跨的橋梁拱上側(cè)墻厚度變化亦顯得突出，尤其對(duì)于跨度大的橋梁，上述特征更加明顯。采用差級(jí)數(shù)變化的橋梁，橋跨韻律強(qiáng)，且拱上側(cè)墻高度比較均勻，因此尚賢河橋橋跨最終采用上述等差級(jí)數(shù)進(jìn)行布跨。上述橋孔等差比例基本循著…11∶13∶15∶17∶19∶17∶15∶13∶11…的比例關(guān)系，此比例與頤和園十七孔橋的分跨比例相同。

（2）橋墩與橋孔的比例分析

橋墩連接著各個(gè)橋孔，在虛實(shí)的變化中，其地位尤為突出，橋墩與橋孔的關(guān)系若處理不當(dāng)將直接影響橋梁的整體景觀效果。橋墩輕薄，則橋梁整體輕巧活潑；橋墩厚重，則整體凝重嚴(yán)肅。要做到每一份“顏色”恰到好處，橋墩與拱圈跨徑的比例不斷比較才能夠得出?？紤]該橋體量對(duì)遠(yuǎn)處建筑的平衡作用，則橋體虛實(shí)比例不宜太大。該橋設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)橋墩寬度與橋孔跨徑的比例關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)的分析。分析數(shù)據(jù)由1/4至1/10均采用了放樣分析，最后得出結(jié)論，對(duì)于尚賢河橋這種多跨的中小跨度的橋梁采用1/6到1/8較為合適。該橋橋墩厚度基本在2.05～2.40 m之間變化，突出了橋梁的凝重渾厚感，但并不顯得笨重。

（3）橋梁立面裝飾設(shè)計(jì)

為了更能體現(xiàn)出現(xiàn)代上承式中小跨徑的鋼筋混凝土拱橋的古樸及莊重，此類拱橋一般采用石材進(jìn)行貼面。尚賢河橋亦采用了石材進(jìn)行裝飾，裝飾設(shè)計(jì)主要分為兩大部分，包括橋體的石材貼面裝飾及石材小品點(diǎn)綴。如圖5所示，對(duì)鋼筋混凝土拱圈及橋體側(cè)面采用石材貼面。

圖5 橋體貼面裝飾圖

為了增添橋梁外立面活力，且弱化墩身尺寸，本設(shè)計(jì)在每個(gè)承臺(tái)頂面設(shè)有跳躍的花崗巖雕制的能噴水鯉魚；每個(gè)橋墩側(cè)面設(shè)有一個(gè)吸水獸頭。兩種小品的設(shè)置不僅增加橋梁的古樸感，更增添橋梁靜中有動(dòng)的情趣，如圖6所示。

圖6 橋墩裝飾實(shí)景圖

5 結(jié)語

吳越路尚賢河橋作為無錫市新行政中心南側(cè)尚賢河濕地公園內(nèi)的一座標(biāo)志性橋梁，拱式建筑藝術(shù)呈現(xiàn)華夏民族特色，既體現(xiàn)了無錫歷史文化名城的風(fēng)韻，又象征著太湖新城的蓬勃發(fā)展，建成后的尚賢河橋構(gòu)成了太湖新城的又一亮點(diǎn)。