城市軌道交通橋梁創(chuàng)新設(shè)計(jì)及策略

涂 海 王 波/重慶市軌道交通設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司

城市軌道交通橋梁創(chuàng)新設(shè)計(jì)及策略

涂 海 王 波/重慶市軌道交通設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司

隨著我國城市化進(jìn)程的飛速發(fā)展，城市軌道交通高架橋梁因工程投資省、建設(shè)工期短等優(yōu)勢成為城市公共交通發(fā)展的重要構(gòu)成部分，它的出現(xiàn)緩解了城市交通形形色色的壓力問題，也對其沿線景觀帶來了不容忽視的影響，研究軌道交通高架橋梁景觀美學(xué)設(shè)計(jì)意義重大。本文結(jié)合重慶軌道交通1號線沙大段地理位置、線路走向、周圍環(huán)境和景觀美學(xué)等因素，建議標(biāo)準(zhǔn)梁采用景觀效果好，降噪明顯的單線U梁并置方案。墩柱采用圓形截面墩柱，橋梁的整體比例關(guān)系采用均方根系列作為依據(jù)。同時(shí)，從景觀角度分析，墩高和橋梁的跨度適宜比例為1：2.5左右，為相似工程橋梁景觀設(shè)計(jì)提供參考。

城市軌道交通；高架橋梁；景觀美學(xué)設(shè)計(jì)；標(biāo)準(zhǔn)梁；橋墩；橋跨

一、軌道交通高架橋梁的特點(diǎn)及其景觀設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的因素

1.橋梁自身的功能需求 。

由于橋墩變形引起的鋼軌附加應(yīng)力將對行車安全造成影響，甚至出現(xiàn)鋼軌破壞的嚴(yán)重問題，因此地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范明確了橋墩的最小線剛度要求。

2.橋梁合理的尺度和細(xì)部刻畫 。

橋梁因其自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)往往是粗線條的，細(xì)部缺失，尺度感差。我們在考慮橋梁功能及使用設(shè)計(jì)的同時(shí)，需要注重建筑尺度和細(xì)部的刻畫。在設(shè)計(jì)中根據(jù)人的視覺要求來平衡各種要素之間的關(guān)系，注重各部件之間的連接，力求實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一、均衡。使橋梁在具有宏大氣魄的同時(shí)，又具有溫暖而和諧的親和力。

3.橋梁的材質(zhì)和色彩 。

材質(zhì)和色彩雖是依附于大的建筑空間和細(xì)部尺度的表皮，但卻是給人直接印象的重要元素。材質(zhì)和色彩猶如人的衣著，合理的搭配則會顯得得體，與建筑空間相得益彰，形成完整優(yōu)美的景觀效果。

二、城市軌道交通高架橋梁景觀美學(xué)設(shè)計(jì)

（一）標(biāo)準(zhǔn)梁構(gòu)造形式及景觀設(shè)計(jì)

1.單線U梁并置方案 。

橋梁上部結(jié)構(gòu)采用兩片單線U梁并置，U梁高1.8m，梁體內(nèi)、外側(cè)腹板均采用流線弧形外觀。方案優(yōu)點(diǎn)：建筑高度低，U型梁比箱梁建筑高度低1.5m左右，有利于立交跨越；結(jié)構(gòu)受力的主梁上翼緣可兼做檢修及旅客緊急疏散通道，下部空間可布置通信、信號、電力電纜等管線，截面利用率高；采用分片預(yù)制，對吊裝設(shè)備起吊能力要求低，可采用小型架橋機(jī)橋上運(yùn)架，也可采用橋下運(yùn)輸、整孔吊裝的架設(shè)方法，運(yùn)架方式靈活；降噪效果好，對比其他箱形梁，U梁腹板具有阻隔輪軌噪音的作用，U梁沒有列車振動(dòng)引起的箱梁體內(nèi)的混響噪音；U梁為開口斷面，方便后期維修檢查。方案缺點(diǎn)：橫向剛度相對較弱，動(dòng)力特性稍差，但仍可滿足規(guī)范要求；在渡線區(qū)段及較大跨度節(jié)點(diǎn)橋處，需轉(zhuǎn)換梁型；墩頂蓋梁橫向尺寸較大，需施加預(yù)應(yīng)力。

2.組合箱梁方案 。

橋梁上部結(jié)構(gòu)采用組合箱梁截面，箱梁高1.8m，箱梁腹板采用斜腹板。方案優(yōu)點(diǎn)：組合箱梁，受力清晰，施工工藝成熟；采用分片預(yù)制，對吊裝設(shè)備起吊能力要求低，可采用小型架橋機(jī)橋上運(yùn)架，也可采用橋下運(yùn)輸、整孔吊裝的架設(shè)方法，運(yùn)架方式靈活。方案缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)整體剛度較弱，行車動(dòng)力條件稍差；受跨越能力限制，跨越較大的城市道路及河流處需設(shè)整體箱梁；后期橋面板、橫隔板的澆筑工作量較大；橋面設(shè)置擋板及聲屏障后，體量較大，側(cè)向視野阻擋較嚴(yán)重；梁高較低，箱梁內(nèi)部空間狹窄，不便運(yùn)營維護(hù)。

3.單箱單室箱梁方案 。

橋梁上部結(jié)構(gòu)采用單箱單室箱梁截面，梁高1.8m，箱梁腹板采用斜腹板。方案優(yōu)點(diǎn)：單箱單室箱梁截面結(jié)構(gòu)整體性好，剛度大，徐變上拱小，結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能好；跨越能力強(qiáng)，適應(yīng)跨路口的需要；適應(yīng)性好，可方便的用于區(qū)間曲線、渡線段。方案缺點(diǎn)：梁體自重較大，運(yùn)架設(shè)備的要求較高；橋面設(shè)置擋板及聲屏障后，體量較大，側(cè)向視野阻擋較嚴(yán)重；梁高較低，箱梁內(nèi)部空間狹窄，不便運(yùn)營維護(hù)。

綜合分析，以上三個(gè)方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，均為可行方案。但結(jié)合線路沿線周邊環(huán)境及景觀效果等因素綜合考慮，該段高架橋梁推薦采用景觀效果好，降噪明顯的單線U梁并置方案。

（二）墩柱景觀美學(xué)設(shè)計(jì)

橋墩作為承重結(jié)構(gòu)，是高架橋梁的重要組成部分，對于城市軌道交通橋梁，由于所處位置的特殊性以及大范圍連續(xù)布置，使得其極易進(jìn)入人們的視線，成為關(guān)注的重點(diǎn)。本工程比選了矩形、正方形、圓形等多種形式的橫截面。在橫截面面積相等的情況下，圓形橋墩對視線的通透性影響最小，其次是正方形橋墩，矩形橋墩在不同視角方向?qū)σ暰€通透性有不同程度的遮擋，并且程度大于前兩者。圓形截面墩柱與梁部流線形外觀協(xié)調(diào)性好，整體景觀效果好。矩形截面墩柱線條流暢，棱角分明，受力較好。矩形截面墩柱，墩頂采用“Y”形，墩頂蓋梁可按鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少了預(yù)應(yīng)力鋼束，施工簡便，但此墩形適應(yīng)墩高的能力較差。綜合分析，本線高架橋梁推薦采用景觀效果好的圓形截面墩柱。

（三）高架橋梁跨度景觀美學(xué)設(shè)計(jì)

1.人的視覺特點(diǎn)分析 。

對于橋梁而言，當(dāng)從較遠(yuǎn)距離觀察時(shí)，視覺就側(cè)重于橋梁跨度與高度之間的整體外輪廓比例關(guān)系；當(dāng)從較近距離觀察時(shí)，視線焦點(diǎn)主要集中在橋梁的構(gòu)配件尺度方面。

2.高架橋梁標(biāo)準(zhǔn)跨徑研究 。

橋梁跨徑過小導(dǎo)致橋墩過多，既影響景觀，又影響施工速度；跨徑過大，梁高的增加將較為明顯，同時(shí)施工難度也相應(yīng)增大。根據(jù)目前國內(nèi)外軌道交通橋梁建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)梁跨度基本在25～35m之間，具體應(yīng)根據(jù)城市橋梁建設(shè)環(huán)境綜合分析。本次選取25m、30m、35m三種跨度的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行綜合比選，單從材料指標(biāo)的角度分析，30m跨度較為經(jīng)濟(jì)合理，因此，本線推薦30m跨度為高架橋梁的基本跨徑。

3.高架橋梁整體比例關(guān)系景觀美學(xué)研究 。

橋梁高跨比例為1：2.5時(shí)，橋孔的整體比例顯得比較舒展，橋高與跨度的比例也和我們一般的視覺習(xí)慣相吻合。在外形的穩(wěn)定感及造型的美觀之間取得了平衡，比較符合人的視覺習(xí)慣。橋梁的高度太低的時(shí)候會對視線有明顯的遮擋，同時(shí)人的視覺心理也會有非常強(qiáng)烈的壓抑感。在跨度相同的情況下，橋梁的高度過高，會給人以不穩(wěn)定的感覺。從高架橋梁景觀美學(xué)角度分析，本工程建議高架橋梁高跨比例為1：2.5。

三、結(jié)束語

隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，特別是高架橋?qū)Τ鞘薪煌ǖ挠绊懺絹碓酱螅藗儗蛄航ㄖ膶徝佬睦?、審美觀點(diǎn)、審美標(biāo)準(zhǔn)、審美能力的不斷提高，高架橋梁創(chuàng)新、建筑美觀也被不斷賦予新的內(nèi)涵。

[1]金鑫.優(yōu)化軌道交通設(shè)計(jì) 助推城市加快發(fā)展[N].寶雞日報(bào),2016-08-16(001).

[2]唐英,胡安慶,張三峰.跨城市軌道交通的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].鐵道建筑,2014,(01):1-3.