淺談箱梁雙層交通在某校園景觀橋中的應(yīng)用＊

祝明橋， 盧忠良， 汪建群， 蔣 俏

（湖南科技大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 湘潭411201）

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，人們對于景觀的要求、視覺的享受都在不斷提高.橋梁作為工程技術(shù)與藝術(shù)完美結(jié)合的結(jié)晶，往往橫跨在江河、湖泊以及城市交通線路之上，成為人們審美的對象.在審美藝術(shù)、工程技術(shù)與通行功能的相互制約中，現(xiàn)代橋梁必須依靠更為先進的技術(shù)、節(jié)能環(huán)保的設(shè)備材料以及合理實用的設(shè)計理念.雙層交通箱型橋不僅通行平順舒適、造型簡潔美觀，而且結(jié)構(gòu)受力性能好、抗彎和抗剪剛度大，由于其后期養(yǎng)護維修工程量小、抗震能力強等特點，使其成為城市橋梁設(shè)計的較佳方案［1］.本文以某景觀橋工程實例為例，總結(jié)及探討雙層交通在城市交通中的應(yīng)用.

1 雙層交通

1.1 概念

雙層交通在不多占用土地資源的情況下，增加了交通通行流量.橋梁的雙層交通按其組合形式一般分為兩種：一種是上下為兩個獨立的橋面，如圖1所示［2］，兩橋面通過立柱框架架起，形成雙層橋面的雙層交通；另一種為箱型橋梁，如圖2所示，上下為兩個橋面，通過腹板連接成一個整體，即可將橋梁截面設(shè)計成箱型截面，通過橋墩或立柱框架架起，兩層橋面均可實現(xiàn)車輛或行人的通行.

1.2 研究現(xiàn)狀

國外在20世紀60年代就開始出現(xiàn)雙層橋梁，主要分為公路與人行道、公路與地下鐵路以及公路與鐵路等可用于相互獨立通行的交通設(shè)施.其中，委內(nèi)瑞拉卡羅尼河橋可算是最早的雙層橋，建于1964年，由萊翁哈特教授設(shè)計，上層作為公路橋面，懸臂人行道設(shè)計在下層兩側(cè).奧地利的帝國橋于1980年建成，被認為是世界上第一座真正多功能的雙層橋，上層橋面為公路的六個車道，地鐵道敷設(shè)于箱梁內(nèi)，這是一座公路與地鐵兩用橋，2×3.5m人行道設(shè)于箱梁橋的兩側(cè)，該橋的建成為混凝土箱型雙層橋梁的發(fā)展起到了重要的推動作用［3］.1992年加拿大跨越鮑河興建了一座雙層橋面的曲線橋，這是一座用于輕軌交通工具通行的橋梁.日本明石海峽大橋坐落在日本神戶市與淡路島之間，為三跨二鉸加勁桁梁式吊橋，雙向六車道，大橋于1988年5月動工，1998年3月竣工.厄勒松海峽大橋建于2000年，大橋連接丹麥和瑞典，其主跨跨度達490m，成為當(dāng)時全歐洲最長的公路鐵路兩用橋［4］.

自改革開放，特別是20世紀90年代以來，隨著國內(nèi)建設(shè)的不斷興起，國內(nèi)流量不斷增加，大跨度橋梁得以發(fā)展，目前長江上已建和在建橋梁共100座，其中實現(xiàn)雙層交通的橋梁就有20座以上［5］.為緩解交通擁擠狀態(tài)，坐落在天津中山路南端、橫跨海河之上的金剛橋于1996年改建成為一座雙層橋，上層供機動車通行，下層利用舊墩臺，供非機動車和行人通行［6］.武漢天興洲長江大橋是武漢的第六座長江大橋，第二座公鐵兩用橋，于2004年9月28日開工，2009年12月26日建成通車，其超過厄勒松海峽大橋成為世界最大公鐵兩用橋，下層為可并列行使四列火車的鐵道，主橋長4 657m，主跨504m，總投資約110.6億元人民幣［7］.天津市永樂橋，其主橋為雙層橋，上層為鋼梁支撐的雙向六車道瀝青路面，下層通過吊桿懸吊在鋼箱梁組成的巨大梁格上，內(nèi)設(shè)有人行道、觀景平臺等出入口，于2008年投入運營［8］.上海閔浦二橋于2010年5月21日建成通車，主橋總長436.65m，上層為二級公路，雙向4車道，橋面寬度18m，下層為雙線輕軌.

武漢楊泗港長江大橋于2011年開工，是武漢市長江上的第十座長江大橋，為雙層鋼桁梁懸索公路橋，初定主跨1 700m，它位于武漢長江大橋上游約6km處，路線全長約5.8km，雙向8車道，設(shè)計工期4年.為讓通行能力大大提高，新斜港大橋主橋設(shè)計為全鋼結(jié)構(gòu)的雙層橋面桁架式拱梁組合體系，上層橋面為東環(huán)南延快速路，寬為41.6m，下層橋面為地面道路，寬48.6m，均鋪設(shè)瀝青橋面.滬通鐵路長江大橋為公鐵兩用斜拉橋，大橋全長11.07km，采用公鐵合建，鐵路為四線，公路為六車道，滬通鐵路大橋設(shè)計方案于2013年11月通過國家評審正式實施，大橋于2014年2月28日正式開工.

本文以某景觀橋工程實例為例，總結(jié)及探討雙層交通在城市交通中的應(yīng)用.

2 某景觀橋工程實例

2.1 工程概括

某景觀橋工程為一跨越學(xué)校人工湖泊的橋梁，連通綜合辦公樓和其他教學(xué)樓，也是通往學(xué)校南北校區(qū)的主要路徑，其行人流量較大.橋梁跨越的人工湖泊為帶狀月牙形狀，稱為月亮湖，為學(xué)校分隔南北兩校的必不可少的風(fēng)景線，如圖3所示.該景觀橋除需要滿足使用功能及工程技術(shù)的要求外，景觀上也應(yīng)融入周圍的環(huán)境，成為學(xué)校標志性的景觀橋梁.

根據(jù)學(xué)校建筑的整理規(guī)劃要求，結(jié)合該景觀橋工程總體投資，在滿足學(xué)校師生通行功能要求的基礎(chǔ)上，力求使本橋成為該學(xué)校的重要標志性景觀.為此，采用了雙層交通箱型橋梁作為橋梁主體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，在箱型橋梁腹部開設(shè)不同形狀的孔洞，為景觀工程設(shè)計提供了載體.

2.2 擬建設(shè)雙層交通橋

本文設(shè)計的雙層交通橋為多功能混凝土箱型橋梁，其截面形狀為直腹板箱形截面.該橋梁的箱形截面為單箱三室箱型截面，如圖4所示.上層設(shè)計為機動車道，兩側(cè)翼緣設(shè)置為人行道；下層設(shè)計為人行休閑觀景道，并與月亮湖兩側(cè)的觀景道相連接，實現(xiàn)雙層交通通行，充分解決學(xué)校行人通行流量過大的問題，并且其工程投資為原先考慮設(shè)計的拱形石橋的一半，符合景觀橋的安全、經(jīng)濟、適用的基本設(shè)計原則［9］.

該雙層交通橋頂層可作為主要的行車道，底層的單箱三室因跨度不大等實際情況，邊箱室作為人行休閑觀景道，中間箱室用作相關(guān)電纜、設(shè)備管道的鋪設(shè).為了提高底層單箱三室的通光效應(yīng)以及橋梁的美觀，在腹板上開設(shè)必要的孔洞，作為人行通道時設(shè)置觀景窗，底板可開設(shè)定量規(guī)則的孔洞，并用透明玻璃地瓷板裝飾，既可以增加通光效應(yīng)，又可以讓校園師生在忙碌之余，觀看湖面上的美麗的水景，符合景觀橋更方便、更舒適、更具美感原則.

雙層交通箱型橋梁具有自重較輕、整體性好、結(jié)構(gòu)動力特性優(yōu)越、適應(yīng)性強等優(yōu)點，在直線段、曲線段、過渡線段等處均可采用，并且與懸臂拼裝和懸臂澆注的現(xiàn)代化施工特點相適應(yīng)，在現(xiàn)代城市橋梁建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用［10］.本景觀橋梁是通過橋梁自身結(jié)構(gòu)，結(jié)合藝術(shù)與美的元素，從橋梁整體外形及內(nèi)部裝飾實現(xiàn)橋梁的景觀效果，使橋梁具有一定的象征意義，能體現(xiàn)一定的校園特色，如圖5所示，該橋梁本身遠景外觀簡潔、大方，與學(xué)校周邊環(huán)境相呼應(yīng).

3 雙層交通的優(yōu)勢及施工方案

3.1 雙層交通的優(yōu)勢

本雙層交通景觀橋相對于原先設(shè)計的拱形景觀橋具備一些優(yōu)點：

（1）在資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的前提下，有效推進了城市地下交通的發(fā)展，既節(jié)約土地資源，又對保護環(huán)境起到了促進作用.

（2）極大節(jié)約了校園建設(shè)用地，在有限的土地資源上充分發(fā)揮雙層交通作用，有效緩解交通緊張.在校師生較多，流動較為集中，設(shè)置橋梁雙層通行，上下兩層均設(shè)有人行道，使人行道與機動車道相互獨立，互不干擾，方便在校師生課外之余散步休閑，并能實現(xiàn)無阻礙安全通行.

（3）雙層交通橋因其中間箱室可以用于相關(guān)電纜、設(shè)備管道的鋪設(shè)，相對于拱形橋，避免了設(shè)備管道外掛于橋梁側(cè)邊的不美觀現(xiàn)象，而且對其相關(guān)管道安置、維護、維修都較方便，且維修過程中不會影響機動車道的通行.

（4）雙層交通橋相對于拱形橋，其橋面較為平整，沒有拱形的上下坡，師生通行不需要消耗多大體力.

（5）因雙層交通橋整理結(jié)構(gòu)均采用高性能混凝土澆筑而成，所以其整理強度較強，其抗震性能相對于拱橋較為穩(wěn)定.

（6）雙層交通混凝土箱形梁充分利用箱梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)空間，施工方便，并能節(jié)省工程投資，其工程投資相比于原先考慮設(shè)計的拱形石橋減少了一半.

3.2 雙層交通的施工方案

根據(jù)該雙層交通梁與混凝土框架結(jié)構(gòu)的相似性，按照梁板理論及框架理論進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，在梁板理論中，將箱型梁的頂層板面與底層板面作為板，腹板部分高度與加勁環(huán)中橫向加勁肋作為框架結(jié)構(gòu)中主次梁考慮，進行板與梁的設(shè)計；在框架理論中，將腹板作為兩部分考慮，其中與頂?shù)装褰唤犹幰欢ǜ叨鹊母拱遄鳛榭蚣芰?，其余部分腹板作為框架柱，橫向加勁肋作為框架梁，進行腹板、橫向加勁肋及支座截面的設(shè)計.

其施工制作工序可采用整體吊裝及現(xiàn)場澆筑的兩種方法，實際工程中可按其施工的便利性選擇合適的施工方式，本實例中因其橋梁的跨度不大，適合采用現(xiàn)場澆筑模式，對混凝土、鋼筋、模板等工作過程有序地進行流水工作，最終完成雙層交通混凝土箱梁的制作.

4 結(jié) 語

雙層交通的設(shè)計是城市的發(fā)展及交通運輸規(guī)模的擴大以及在有限的土地資源上發(fā)揮最大交通效率的現(xiàn)實需要和發(fā)展方向.首先，因其實現(xiàn)了雙層交通，底層也可以作為交通工具和行人的通行，不僅能增加通行流量，而且作為人行道通行，可實現(xiàn)無阻礙人行通行，即可以經(jīng)過橋底到達橋的對岸或橋的另一側(cè)，避免了通行浮躁的等待與安全事故隱患.另外，雙層交通箱形橋整理剛度、抗震穩(wěn)定性能、設(shè)計體系等均優(yōu)于拱形橋.其次，在經(jīng)濟技術(shù)方面，雙層交通箱梁的施工費用較原先考慮的拱形橋更為經(jīng)濟，總花費為200多萬，為其拱橋的二分之一.再次，該設(shè)計的雙層交通箱型橋，其橋面較拱形橋平整，車輛通行及行人散步較為方便，而且該雙層交通箱型橋的底板可以設(shè)置開孔，安置玻璃窗及玻璃底板，有利于師生觀光，符合與周邊環(huán)境相呼應(yīng)產(chǎn)生美感原則，并體現(xiàn)地區(qū)的自然建筑、人文景觀及歷史文化內(nèi)涵，具有一定的象征意義.

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