廣州市番禺區(qū)南浦三橋橋型方案比選

謝春江 廣東省冶金建筑設計研究院 廣東 廣州 510080

廣州市番禺區(qū)南浦三橋橋型方案比選

謝春江 廣東省冶金建筑設計研究院 廣東 廣州 510080

筆者結(jié)合一個橋梁方案設計工程實例，在滿足橋梁使用功能的前提下，力求造型新穎美觀，布局合理，并使橋梁與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，充分體現(xiàn)“安全、環(huán)保、經(jīng)濟、適用、美觀”的原則對橋梁橋型進行比選。

城市橋梁；橋梁景觀；方案比選

橋梁是一種獨特的構(gòu)筑，它對河流、峽谷和道路的大空間跨越使人對其產(chǎn)生特別的情感。橋梁在造型和結(jié)構(gòu)上常常通過不同構(gòu)件的剛?cè)帷⑶?、長短形成對比與組合，這使橋梁更富有節(jié)奏和韻律；橋梁所表現(xiàn)出的強烈水平延伸感及與地形、建筑、周圍環(huán)境的巧妙結(jié)合可以創(chuàng)造出多維的景觀效果。

1、概述

南浦三橋位于番禺區(qū)南浦島上，跨越大石水道，水道江面開闊，寬達150m，主橋通航孔按單孔雙向V級航道標準，通航凈空寬80m，高8m，最高水位按二十年一遇洪水位考慮。該橋加強了南浦島與大石中心區(qū)的聯(lián)系，而且加強了與廣州新火車站、番禺中心城區(qū)、廣州中心區(qū)、廣州市南沙區(qū)、佛山市順德區(qū)等周邊的聯(lián)系，完善了南浦大道功能，盤活現(xiàn)有的交通資源，為今后南浦島的發(fā)展提供更便利的交通條件，同時為城市景觀增添一抹亮色。

2、橋梁方案設計比選原則

根據(jù)相關(guān)規(guī)劃設計，結(jié)合周圍路網(wǎng)交通功能要求，考慮當?shù)氐氖┕l件，并結(jié)合地質(zhì)、水文、通航等級、景觀協(xié)調(diào)和造價經(jīng)濟合理等因素綜合比較選擇，其主要原則是：在滿足橋梁使用功能的前提下，力求造型新穎美觀，布局合理，并使橋梁與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，充分體現(xiàn)“安全、環(huán)保、經(jīng)濟、適用、美觀”的原則。

(1)安全：在力求創(chuàng)新的前提下，保證橋梁結(jié)構(gòu)的強度和耐久性，及營運中的安全性。

(2)經(jīng)濟：根據(jù)橋墩高度、橋梁長度，選用經(jīng)濟、合理的上部構(gòu)造型式和跨度，擬定合適的結(jié)構(gòu)尺寸；貫徹“全壽命設計”理念，進行節(jié)約型設計。

(3) 適用：選用結(jié)構(gòu)整體性好，高速行車舒適性好，承載潛力大，后期維護工作量少，費用低的橋型方案。

(4) 環(huán)保：在滿足安全舒適的前提下，應結(jié)合周邊環(huán)境“最大限度的保護、最低程度的破壞、最大限度的恢復”，充分體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的設計理念。

(5) 美觀：在造價適中的情況下，盡量選用結(jié)構(gòu)新穎美觀與環(huán)境協(xié)調(diào)的橋型方案。

根據(jù)以上原則對廣州市番禺區(qū)南浦三橋進行橋梁橋型方案比選。

3、橋型方案的選擇

考慮橋墩、防撞等因素，設置單個通航孔時，跨徑為100～130m，可選擇的橋型較多，根據(jù)本項目的方案構(gòu)思指導思想，提出三種橋型方案進行比較。

1、方案一——鋼管混凝土蝴蝶拱橋

廣州番禺區(qū)地處河網(wǎng)密布的珠江三角洲沖積平原，在悠久的歷史長河中，社會、經(jīng)濟、文化等多方面相互作用，具有典型的水鄉(xiāng)風貌和人文特色、自然景色與人文景觀極為和諧的城市形態(tài)。方案以“蝴蝶”為主題，蝴蝶被人們視為吉祥美好的象征，表現(xiàn)了人類對至善至美的追求。

圖一：鋼管混凝土蝴蝶拱橋主橋立面圖

圖二：鋼管混凝土蝴蝶拱橋效果圖

圖三 鋼管混凝土拱一連續(xù)梁組合體系橋梁主橋立面圖

圖四 鋼砼混合梁獨塔斜拉橋梁主橋立面圖

主橋跨徑組合為：（30+110+30）m鋼管混凝土蝴蝶拱橋，邊中跨比值為0.272，全橋總寬30.1m。主橋采用整體式設計，位于直線上。拱肋采用空間曲線，由兩片拱組成，拱肋與鉛垂面夾角18.20，平面內(nèi)矢高29.8m，平面內(nèi)矢跨比為1/3.69。兩拱拱頂中心間距47.0m，肋均采用圓形截面，拱肋截面從拱頂至橋面鋼橫梁處直徑從1.5m變化到3.0m，鋼板厚度為由16～22mm不等，在接吊桿處設置加勁肋板。橋面以下拱肋截面為等截面，截面直徑為3.0m，為加強拱座處拱肋的剛度、強度及滿足防撞及防腐要求，橋面鋼橫梁以下拱肋采用勁性骨架混凝土截面。主梁采用扁平鋼箱梁，在全部拱跨范圍內(nèi)連續(xù)成一個整體，并在與拱肋相交處通過強大的鋼橫梁與拱肋聯(lián)結(jié)在一起。

2、方案二——鋼管混凝土拱一連續(xù)梁組合體系

方案以“彩虹”為主題，是一種積極、健康的生活觀，生活方式。大橋位于中國最早進行改革開放的珠江三角洲，體現(xiàn)嶺南文化的獨特性，也體現(xiàn)番禺地區(qū)的包容、開放、勇敢、進取的精神。

圖三：鋼管混凝土拱一連續(xù)梁組合體系橋梁主橋立面圖

主橋跨徑組合為(60+110+60)m鋼管混凝土拱一連續(xù)梁組合體系，全長470m，邊中跨比0.545，主拱矢高22m，矢跨比為1/5，拱軸線采用懸鏈線，m=1.3，吊桿間距5m。主梁為單箱三室整體式斷面，全寬34m，單側(cè)懸臂長從6.7m，每隔5m設置一道加勁肋，腹板采用斜腹板，箱窒底面寬度19.0～19.9m，大懸臂加上斜腹板使主梁顯得輕巧、美觀。鋼管混凝土拱—連續(xù)梁組合體系將鋼管混凝土拱與預應力混凝土連續(xù)梁結(jié)合在一起，充分發(fā)揮各自的優(yōu)點。鋼管混凝土系桿拱結(jié)構(gòu)輕巧，造型美觀，造價較低；但施工困難，結(jié)構(gòu)剛度小。而預應力混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)剛度大，整體性能好，行車舒適性好，采用掛籃懸澆施工工藝成熟；但外形稍顯簡單。將二者結(jié)合起來的結(jié)構(gòu)就會構(gòu)造輕巧，造型美觀，剛度較大，整體性好，施工簡單可靠，工程質(zhì)量進度有保證。同時造價也相對較低，易于維修養(yǎng)護。

表一 方案比選

3、方案三——鋼砼混合梁獨塔斜拉

方案以“凱旋”為主題，寓意番禺地區(qū)經(jīng)濟、文化建設等方面取得的偉大成就。斜拉橋橋塔雄偉挺拔，配合漂亮、簡約的斜拉索，就像一座巨大的豎琴，奏響一篇完美的樂章。

圖四：鋼砼混合梁獨塔斜拉橋梁主橋立面圖

主橋跨徑組合為30m+30m+110m鋼砼混合梁獨塔斜拉體系，全長470m。邊中跨比0.545，主拱矢高22m，矢跨比為1/5，拱軸線采用懸鏈線，m=1.3，吊桿間距5m。塔柱的造型獨特,外形優(yōu)美,有一定的視覺沖擊力，在不同的角度均能營造出很好的視覺效果，傳統(tǒng)塔形均不能與之比擬。本橋型方案與周圍環(huán)境、景觀相協(xié)調(diào)，為與道路平面保持統(tǒng)一，主跨主梁采用鋼箱梁，錨跨主梁采用預應力混凝土梁，在邊跨設置了一個輔助墩，為背索提供了剛性的錨固體系，同時也為中跨主梁提供了豎向支撐體系。主塔采用雙柱鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，斜拉索采用扇形布置。本方案采用塔、梁、墩固結(jié)體系。本方案造型新穎美觀，采用不等跨單索面形式，外形令人賞心悅目。主塔采用兩根鋼管混凝土柱，雄偉挺拔、剛勁有力，象征著番禺經(jīng)濟發(fā)展的強勁勢頭。主梁采用鋼箱梁及混凝土箱梁混合結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)受力更加合理；邊跨配置輔助墩，增加整個橋梁的剛度。橋下凈空開闊，利于通航。

方案比選見表一。

以上方案中，方案三：獨塔混合梁斜拉橋，斜拉橋的歷史比較年輕，隨著橋梁結(jié)構(gòu)的理論、材料、制造、錨固方式、生產(chǎn)工藝、有限元分析、模型試驗、計算手段等得到了長足發(fā)展。但在南浦島附近的西麗橋為鋼砼組合體系獨塔混合梁斜拉橋。方案二：鋼管砼－連續(xù)梁組合體系，拱橋是一種常見的橋式，根據(jù)橋面的位置，分為上承式、中承式和下承式。在此處地勢相對平坦，適宜修建中、下承式的系桿拱拱橋，但附近的麗江大橋就是此橋型。根據(jù)周邊現(xiàn)有大橋的結(jié)構(gòu)型式，從景觀的角度考慮，在達到與橋位周邊景觀協(xié)調(diào)一致的基礎上，拱肋、吊桿可以選擇樣式多變的造型，運用不同的構(gòu)思、不同的搭配加上番禺悠久的歷史文化背景，可創(chuàng)造出番禺地區(qū)一個標志性效果。蝴蝶拱橋，結(jié)構(gòu)造型新穎、美觀，兩片拱肋似蝴蝶的兩個翅膀，翩翩起舞，給人一種動畫般美感。又可以與番禺地區(qū)秀麗的自然景觀及豐富的人文積淀融為一體。綜上所述，本次主橋方案推薦采用方案一鋼管砼蝴蝶拱。

4、結(jié)束語

隨著城市的高速發(fā)展，現(xiàn)代的橋梁設計已不純粹以滿足功能需要為目的，橋梁巨大的跨度、強烈的形體表現(xiàn)力、超凡的尺度均反映出人類對自然的駕馭，是人類自我實現(xiàn)的高度反映。在尊重功能的同時還能反映地域文化的過去與將來，最大限度地實現(xiàn)功能、技術(shù)、經(jīng)濟、美觀與歷史文化的統(tǒng)一，使其成為城市文化的聚焦及城市形象的窗口。城市橋梁橋型選型在滿足橋梁使用功能的前提下，還應考慮橋梁景觀、城市人文特征等，融功能、技術(shù)、經(jīng)濟、美觀、城市人文為一體。本文可為同類型橋梁方案設計提供借鑒。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.005.016