建筑及裝飾在橋梁設(shè)計中的應(yīng)用
——談楚河漢街橋梁設(shè)計

胡 喜，崔 賽，萬 俊

（武漢市政工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430015）

0 前言

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大發(fā)展，橋梁設(shè)計從單純的滿足實用性，向?qū)嵱煤途坝^并重轉(zhuǎn)變，特別是城市橋梁，處于人口集中文化發(fā)達(dá)地區(qū)，對橋梁的景觀要求更高。由于城市橋梁往往跨度不大，如果單純從技術(shù)上講，一座城市橋梁要實現(xiàn)其跨越功能，在技術(shù)發(fā)達(dá)的今天，是比較容易做到的[1]。然而國內(nèi)對于橋梁工程師的培養(yǎng)由于專業(yè)劃分過度細(xì)化，主要還是局限于橋梁結(jié)構(gòu)小土木方向，而不是涵蓋整個建筑結(jié)構(gòu)的大土木，對于建筑學(xué)方面的系統(tǒng)學(xué)習(xí)機會就更少了，因此造成知識面比較窄，一旦涉及到橋梁景觀造型往往力不從心。這一方面需要橋梁工程師努力學(xué)習(xí)，做一個知識面廣闊的復(fù)合型人才；更重要的是，橋梁工程師需與建筑師、結(jié)構(gòu)工程師（橋梁結(jié)構(gòu)以外的其它結(jié)構(gòu)）合作，發(fā)揮各自的專長，不同學(xué)科的相互交叉和相互滲透，往往會取得意向不到的良好效果。楚河漢街四座橋梁便是多個專業(yè)合作的產(chǎn)品：方案設(shè)計以建筑專業(yè)牽頭進(jìn)行各專業(yè)協(xié)調(diào),初步設(shè)計階段、施工圖設(shè)計階段則以橋梁專業(yè)為主進(jìn)行各專業(yè)協(xié)調(diào)。橋梁建成以后，取得了很好的社會反響，成為武漢市又一城市名片。

1 項目背景

2009年5月4日，國家發(fā)展改革委員會正式批復(fù)同意武漢市《大東湖生態(tài)水網(wǎng)構(gòu)建總體方案》，東、沙湖連通工程為大東湖生態(tài)水網(wǎng)連通的啟動工程。東沙湖水環(huán)境治理及配套工程位于武昌中央活動區(qū)，不僅是連接中北路商務(wù)中心和武昌濱江商務(wù)區(qū)的紐帶，也是“大東湖”地區(qū)生態(tài)水網(wǎng)水系連通重要工程，同時是東湖風(fēng)景區(qū)與沙湖公園之間唯一的生態(tài)廊道，承擔(dān)著商務(wù)辦公、居住服務(wù)、生態(tài)旅游等多種城市功能。東、沙湖連通工程將以楚河為本區(qū)域城市空間發(fā)展軸，構(gòu)建“水、路、綠、房”四個層次的城市空間，依托沙湖大橋、中北路、二環(huán)線等城市交通干道，形成五大功能區(qū)，分別為東沙文化區(qū)、2個高尚居住區(qū)、辦公綜合區(qū)、教醫(yī)療區(qū)，見圖1。

圖1 東、沙湖連通工程用地規(guī)劃

東、沙湖連通工程開鑿的人工渠即楚河，東沙文化區(qū)沿楚河延伸即定位為武漢中央文化區(qū)的漢街。

楚河漢街路網(wǎng)見圖2。

圖2 楚河漢街路網(wǎng)圖

漢街定位為“中國第一，世界一流，業(yè)內(nèi)朝拜之地”，將打造成世界文化新品牌，以文化為核心，兼具旅游、商業(yè)、商務(wù)、居住功能的世界級文化旅游項目。由于漢街定位高，楚河四橋的景觀功能優(yōu)先于實用功能，在方案比選時，美學(xué)評價超過技術(shù)指標(biāo)成為決定性因素。

2 橋梁總體布局

楚河長約1 500 m，規(guī)劃紅線寬度40 m，通航寬度20 m，通航凈空不小于4 m，水深約2 m，其北緊靠東沙大道，南為步行商業(yè)街—漢街。本工程共計4座，從東湖往沙湖方向分別為放鷹橋、云中橋、歌笛橋及煙霞橋，見圖3。

圖3 楚河漢街橋梁總體布置

各橋概況見表1。

表1 楚河漢街橋梁一覽表

楚河橋梁設(shè)計的總體設(shè)計思路為：

（1）強調(diào)橋梁的原創(chuàng)性。

（2）橋梁風(fēng)格與漢街建筑風(fēng)格統(tǒng)一。

（3）強調(diào)橋梁相互間的主次和韻律，創(chuàng)造出各種具有條理性、重復(fù)性、和連續(xù)性為特征的美的形式—韻律美[2]。

（4）拓展橋梁的功能，使之具有交通、旅游、商業(yè)等多功能性。

（5）運用新理念、新工藝和新技術(shù)。橋梁采用以鋼材、不銹鋼、鋁合金、混凝土、拉索等材料。

（6）技術(shù)先進(jìn)，安全可靠，適用耐久，經(jīng)濟(jì)合理，美觀環(huán)保，施工可行。

（7）施工工期緊，結(jié)構(gòu)選型優(yōu)先考慮鋼結(jié)構(gòu)。

3 橋梁設(shè)計簡介

楚河漢街四座橋分別位于東一路、中北路、沙湖大道和煙霞路（沙湖南環(huán)路），且每座橋的風(fēng)格也截然不同。沿楚河自東向西，風(fēng)格從古典到現(xiàn)代，實現(xiàn)橋梁景觀由古至今，由過去到未來的跨越，分別呈現(xiàn)了古典、近代、現(xiàn)代以及超現(xiàn)代的橋梁風(fēng)格。四座橋每個橋的建筑構(gòu)思都很有特色，古典的塔樓、高聳的鋼架、富有張力的拉索、絢爛的光影，均具有濃厚的藝術(shù)氣息。橋梁建筑概念階段定位及效果見圖4。

圖4 楚河漢街橋梁效果圖

橋梁的設(shè)計涵蓋建筑構(gòu)思，橋梁主體設(shè)計，結(jié)構(gòu)裝飾三大塊，現(xiàn)分別針對每座橋從不同的角度介紹。

3.1 放鷹橋

3.1.1 建筑美學(xué)解析

定位“古之韻”，古典風(fēng)格。采用了歐洲古典“塔樓”式景觀橋設(shè)計理念，塔樓屋頂及墻體材料具有古典韻味，與漢街建筑相呼應(yīng)。實景見圖5。

圖5 放鷹橋?qū)嵕?/p>

3.1.2 橋梁主體設(shè)計

放鷹橋長45 m，寬40 m，標(biāo)準(zhǔn)橫斷面布置為：3m人行道+3m非機動車道+26.75m車行道+4.25m非機動車道+3 m人行道＝40 m。

上部結(jié)構(gòu)采用單跨45 m直腹板鋼箱梁結(jié)構(gòu)，鋼箱梁采用單箱9室結(jié)構(gòu)，頂板寬40 m，底板寬36 m，梁高2 m，挑臂長2 m，挑臂端部厚0.27 m，根部厚0.6 m，梁體主要受力鋼板采用Q345qC鋼板。橋臺采用輕型橋臺，橋臺前墻厚2m，背墻厚0.5 m，耳墻厚0.5 m。1#橋臺承臺上設(shè)置3 m寬人行步道。橋臺基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，樁徑Φ2.0 m，樁頂承臺厚3.5 m。橋上管線眾多，包含電力、電信、燃?xì)?、給水等，管線荷載較重，橋梁設(shè)計時需要預(yù)留管線過橋空間，并充分考慮管線荷載。橋梁同時應(yīng)考慮鋼桁架裝飾構(gòu)建所增加的荷載。

3.1.3 橋梁裝飾設(shè)計

放鷹橋裝飾含塔樓及桁架裝飾。四座塔樓分布于橋的四角；橋入口處，左右塔樓間有方形桁架相連；橋每側(cè)塔樓間有月牙形桁架相連；塔樓為仿哥特建筑風(fēng)格,其主體結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)。月牙形桁架與方形桁架飾面層為寶石藍(lán)丙烯酸聚氨酯面漆，方形桁架內(nèi)鋪鋼格柵板，中間裝飾銘牌。

3.2 云中橋

3.2.1 建筑美學(xué)解析

定位“鋼之魂”，近代裝飾風(fēng)格。采用鋼架、鋁合金等近代建筑材料，主體結(jié)構(gòu)呈拱形，拱形鋼構(gòu)高低錯落，“蛋殼”型設(shè)計將形式美和結(jié)構(gòu)美有機結(jié)合，形成藝術(shù)景觀和變化的光影效果,樣式新穎獨特，具有標(biāo)志性。實景見圖6、圖7。

圖6 云中橋?qū)嵕埃ㄒ唬?/p>

圖7 云中橋?qū)嵕埃ǘ?/p>

3.2.2 橋梁主體設(shè)計

w為離子動能，為W⊥垂直直于磁場方問離于能量的分量，H0為腔中部的磁場，H磁鏡為兩端的磁場。在離子運動過程中設(shè)動能和磁矩不孌條件下：在縱向磁場柱體中的帶電離子將被封閉在磁鏡內(nèi)。

云中橋由兩座橋組成：上跨中北路高架橋及跨楚河橋，其中跨楚河橋分五幅，包括兩座車行橋及3座管線桁架橋。

高架橋為36 m+40 m+60 m+46 m鋼箱梁。橋?qū)?7 m，雙向四車道，標(biāo)準(zhǔn)橫斷面布置為：0.5 m防撞護(hù)欄+0.5m路緣帶+（3.75+3.5）m車行道+0.5m路緣帶+（3.5+3.75）m車行道+0.5m路緣帶+0.5m防撞護(hù)欄=17 m。上部結(jié)構(gòu)采用帶圓弧倒角的斜腹板鋼連續(xù)箱梁。鋼箱梁采用單箱3室結(jié)構(gòu)，頂板寬16.8 m，底板寬8.425 m，梁高2.3 m，挑臂長3.4 m，挑臂端部厚0.3 m，根部厚0.65 m，梁體主要受力鋼板采用Q345qC鋼板。橋墩采用花瓶形板式墩，墩頂寬7.0 m，墩底寬3.5 m，墩厚1.7 m，截面邊角設(shè)置R=100 mm的圓倒角，墩寬過度段為圓弧形。聯(lián)接墩墩頂順橋向厚度通過圓弧增大至2.2 m。

跨河橋左幅橋?qū)?5.5 m，右幅橋?qū)?1 m，中央分隔帶寬10.25m，斷面布置為：10.5m非機動車及人行道+15m車行道+10.25m中央分隔帶+14m車行道+7 m非機動車及人行道+0.25 m分隔帶+3 m電力管線橋＝60.0 m。上部結(jié)構(gòu)采用37 m+41 m=78 m直腹板鋼箱梁結(jié)構(gòu)。左幅鋼箱梁采用單箱5室結(jié)構(gòu)，頂板寬25.5m，底板寬21.5m，梁高2.4m，挑臂長2m，挑臂端部厚0.27m，根部厚0.6m，梁體主要受力鋼板采用Q345qC鋼板。右幅鋼箱梁采用單箱4室結(jié)構(gòu)，頂板寬21m，底板寬17m，梁高2.4m，挑臂長2m，挑臂端部厚0.27m，根部厚0.6m，梁體主要受力鋼板采用Q345qC鋼板。管線過橋鋼桁架寬3m，高3.3m，上下弦桿尺寸均為0.3m×0.5m，腹桿尺寸0.3 m×0.28 m，梁體主要受力鋼板采用Q345C鋼板。橋墩采用方柱墩,橋臺采用輕型橋臺。

由于過橋管線眾多，所有橋梁需充分考慮管線重量。鋼結(jié)構(gòu)空間網(wǎng)架裝飾結(jié)構(gòu)荷載也應(yīng)充分考慮。

3.2.3 橋梁裝飾設(shè)計

云中橋采用鋼結(jié)構(gòu)空間網(wǎng)架。中北路高架鋼架采用橢圓形，跨河橋鋼架均采用半圓形，鋼架見均用鋼管連接。高架橋鋼架焊接于主橋箱梁外挑上，跨河橋鋼架焊接于橋梁欄桿上。整個裝飾效果在視覺上及具沖擊性。

3.3 歌笛橋

3.3.1 建筑美學(xué)解析

定位“力之魂”，現(xiàn)代風(fēng)格。富于變化的拉索像優(yōu)美的音律，與極富雕塑感的橋塔結(jié)合起來，蘊含無限的張力。實景見圖8。

歌笛橋長77 m，寬40 m。橋面布置為：5.5 m人行道+11.5 m車行道+0.5 m防撞護(hù)欄+5 m分隔帶+0.5 m防撞護(hù)欄+11.5 m車行道+5.5 m人行道＝40 m。

上部結(jié)構(gòu)采用36 m+41 m=77 m直腹板鋼箱梁結(jié)構(gòu)。鋼箱梁分左、右兩幅，每幅寬17.5 m，采用單箱5室結(jié)構(gòu)，頂板寬17.5 m，底板寬17.0 m，梁高1.8 m，挑臂長0.25 m，高0.26 m，左、右兩幅鋼箱梁間通過“工”字鋼連接成整體。梁體主要受力鋼板采用Q345qC鋼板。橋墩采用方柱墩,橋臺采用輕型橋臺。橋塔分為高低塔，低塔根部鋼箱截面為1.2 m×1.2 m，塔頂鋼箱截面為0.6 m×0.6 m；高塔根部鋼箱尺寸順橋向為2 m，橫橋向為1.5 m，塔頂鋼箱尺寸為0.8 m×0.8 m；高塔之間橫撐采用φ203×16的無縫鋼管連接，共9道橫撐。索體和錨具為成品索體，在鋼塔及鋼梁處通過耳板連接。高塔索面為空間索面，低塔為平面索面。

3.3.3 橋梁裝飾設(shè)計

歌笛橋主橋未做過多修飾，橋梁欄桿采用鋼欄桿，立柱造型與鋼塔造型接近，風(fēng)格統(tǒng)一。

3.4 煙霞橋

3.4.1 建筑美學(xué)解析

定位“光之韻”，超現(xiàn)代風(fēng)格。整個造型類似鳥巢，白天在陽光照射下，“紐”帶變幻的鋼結(jié)構(gòu)形成了光影對比；夜晚間，彩色變幻的LED如與周邊的商業(yè)氣氛渾然一體，生動協(xié)調(diào)。鋼格柵形成光影效果，加上扭曲的造型，形成了獨特的空間感覺。實景見圖9、圖10。

圖9 煙霞橋?qū)嵕埃ㄒ唬?/p>

圖10 煙霞橋?qū)嵕埃ǘ?/p>

3.4.2 橋梁主體設(shè)計

煙霞橋橋長70 m，寬33 m，斜交角80度。橋面布置為：1 m分隔帶+3 m人行道+4.5 m非機動車道+16 m車行道+4.5 m非機動車道+3 m人行道+1 m分隔帶＝33 m。

上部結(jié)構(gòu)采用22 m+26 m+22 m=70 m直腹板鋼箱梁結(jié)構(gòu)。鋼箱梁采用單箱10室結(jié)構(gòu)，頂板寬33 m，底板寬 30 m，梁高 1.5 m，挑臂長 1.5 m，挑臂端部厚0.3 m，根部厚0.6 m，梁體主要受力鋼板采用Q345qC鋼板。橋墩采用圓柱墩,橋臺采用輕型橋臺。

橋梁采用鋼結(jié)構(gòu)空間網(wǎng)架，由于網(wǎng)架扭曲的造型，裝飾對橋梁主梁受力復(fù)雜，設(shè)計時需充分考慮。

3.4.3 橋梁裝飾設(shè)計

煙霞橋裝飾以十九片偏離5°角的鋼構(gòu)架組合成一個“變奏”的幾何曲面。構(gòu)架采用純鋼結(jié)構(gòu)，箱形鋼架及鋼管組成。鋼結(jié)構(gòu)空間網(wǎng)架直接焊接于主橋鋼箱梁上。鋼架柱采用600 mm×300 mm×14 mm×14 mm箱形鋼架，順橋向間距3.5 m，系桿采用Φ114×6.0 mm鋼管。

煙霞橋裝飾的另一個特點便是燈光效果。橋上安裝了24 250盞點狀星光燈，可以變幻七種色彩。它的畫面“像素”比其他橋梁亮化畫面高，可以用于播放廣告或者視頻短片等。因為橋景觀的造型是個曲面，當(dāng)圖案或畫面顯示時，會面臨不是平面而產(chǎn)生閱讀起來出現(xiàn)的“哈哈鏡”一般的變形?！斑@會成為這座橋梁亮化的獨特之處?！睘榱诉_(dá)到良好的景觀效果，首次應(yīng)用了舞臺燈光效果，采用聚光、“洗”墻燈、腳光、燈帶等先進(jìn)技術(shù)，使夜間城市建筑五彩繽紛，其獨特的變奏成為中國第一座非平面的橋梁LED屏。

4 結(jié)語

一座藝術(shù)化的橋梁是橋梁工程師、建筑師及結(jié)構(gòu)工程師等得通力合作的成果。隨著知識大爆炸，專業(yè)間劃分越來越細(xì)，在追求本專業(yè)往高端發(fā)展的同時，專業(yè)間的合作、綜合發(fā)展也同樣值得重視，而這一點也往往是我們所忽視的。在橋梁領(lǐng)域運用建筑美學(xué)，在國際上還處于一個起步階段[3]。楚河漢街橋梁的成功經(jīng)驗值得借鑒。

[1]項海帆,等.橋梁概念設(shè)計[M].北京:人民交通出版社,2011.

[2]盛洪飛.橋梁建筑美學(xué)[M].北京:人民交通出版社,2001.

[3]王應(yīng)良,高宗余.歐美橋梁設(shè)計思想[M].北京:中國鐵道出版社,2008.of Chu River