界首市裕民橋重建方案研究

李文治，羅虬鑫

(1.上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司 上海市 200125； 2.上海浦東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 上海市 201204)

界首市位于安徽省西北邊陲，面向華東經(jīng)濟(jì)圈，背靠中原腹地，是東西進(jìn)出的重要門(mén)戶(hù)，沙潁河是淮河最大支流，自西向東蜿蜒穿過(guò)界首市城區(qū)。沙潁河景觀帶全長(zhǎng)7.8km，以“編織多彩森林河、復(fù)興活力海綿城”為目標(biāo)，使界首從“單邊臨水”向“水城協(xié)同”型轉(zhuǎn)變，而裕民橋正是沙潁河景觀風(fēng)貌帶上的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)。

1 項(xiàng)目概況

裕民橋始建于1992年12月9日，竣工于1994年8月26日，由淮北市濉溪縣水利局勘測(cè)設(shè)計(jì)，界首市水利局建筑安裝公司施工。大橋總長(zhǎng)約180m，寬約9m，與沙潁河正交，跨徑布置為50.7+72+50.7=173.4m(現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量)，采用了V型變截面連續(xù)剛構(gòu)形式，并設(shè)置有32m寬通航孔。

圖1 裕民橋?qū)嵕罢掌?/p>

裕民橋經(jīng)過(guò)二十多年服役，其上下部結(jié)構(gòu)均出現(xiàn)較多病害，存在較大安全隱患，根據(jù)相關(guān)檢測(cè)報(bào)告已被鑒定為危橋，已設(shè)置路障禁止機(jī)動(dòng)車(chē)通行；并且，隨著沙潁河航道等級(jí)的提升，裕民橋已經(jīng)嚴(yán)重妨礙通航，很大程度上影響了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展；此外，在景觀方面也亟待提升以配合沙潁河生態(tài)景觀帶的建設(shè)，因此需要對(duì)其拆除重建。

2 周邊現(xiàn)狀及規(guī)劃

裕民橋兩端解放大街與裕民路，現(xiàn)狀均為商業(yè)區(qū)，道路寬度約12～21m，一幅路，機(jī)非混行，水泥混凝土路面，有較多商鋪和攤販進(jìn)行商業(yè)活動(dòng)。裕民大橋東北側(cè)為七七廣場(chǎng)，為紀(jì)念抗日死難烈士而修建，矗立有“七七抗戰(zhàn)紀(jì)念碑”，是重要的愛(ài)國(guó)主義教育基地；裕民大橋西北側(cè)為界首市清真南寺，是界首市穆斯林進(jìn)行宗教活動(dòng)的中心場(chǎng)所之一；裕民橋南側(cè)200m處為福通廣場(chǎng)，為紀(jì)念民族英雄、元末農(nóng)民起義領(lǐng)袖劉福通而建。

根據(jù)《界首市城市總體規(guī)劃(2014～2030年)》，裕民橋南側(cè)裕民路、北側(cè)解放大街規(guī)劃紅線(xiàn)均為32m。橋位附近多為商業(yè)用地、商住混合用地、二類(lèi)居住用地以及社會(huì)福利用地。橋兩側(cè)分別保留有七七廣場(chǎng)和福通廣場(chǎng)，供市民休閑游憩。橋位附近沙潁河兩岸規(guī)劃為沿河景觀帶、橋頭公園。

圖2 橋位周邊規(guī)劃

3 設(shè)計(jì)理念及設(shè)計(jì)原則

根據(jù)城市規(guī)劃，裕民橋所在道路為城市商業(yè)軸線(xiàn)，橋位上下游相距約800m各有一座機(jī)動(dòng)車(chē)橋跨越沙潁河，可滿(mǎn)足附近區(qū)域機(jī)動(dòng)車(chē)交通需求，因此機(jī)動(dòng)車(chē)通過(guò)本橋的交通需求不明顯；而兩岸商業(yè)、住宅及廣場(chǎng)、公園等休憩場(chǎng)所的居民、游人出行過(guò)河的需求較迫切。

3.1 裕民橋總體設(shè)計(jì)思路

(1)裕民橋橋位及引橋、梯道的設(shè)置符合界首市的最新規(guī)劃成果。

(2)充分考慮通航條件、防洪、交通等各方面的影響因素，合理布置道路平縱橫斷面。

(3)以人為本，溝通兩岸商業(yè)和旅游景點(diǎn)，考慮行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)通行便利，滿(mǎn)足舒適度要求。

(4)重視橋梁景觀設(shè)計(jì)，力求大橋總體平縱線(xiàn)形完美結(jié)合、結(jié)構(gòu)造型新穎，同時(shí)與周?chē)h(huán)境和諧協(xié)調(diào)，力求成為界首市的新地標(biāo)性建筑。

3.2 橋梁重建設(shè)計(jì)原則及標(biāo)高控制

(1)滿(mǎn)足橋梁中跨通航孔在最高通航水位下，通航凈空不小于10m的要求。

(2)滿(mǎn)足五十年一遇防洪要求，洪水位39.6m。

(3)沙潁河堤頂路作為搶險(xiǎn)道路下穿主橋邊跨，凈高不小于4.5m。

(4)縱斷面滿(mǎn)足上述三條控制標(biāo)高的前提下，兼顧非機(jī)動(dòng)車(chē)道的有關(guān)要求和景觀要求，盡量加大縱坡，縮短橋梁總長(zhǎng)。

4 主橋布置及橋型比選

4.1 主橋跨徑布置

根據(jù)橋位處沙潁河通航凈空尺度(110×10m)以及彎道加寬、防撞需求，新建裕民橋的主跨跨徑應(yīng)在140m左右；適合于此跨徑的橋型有預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋、下承式系桿拱橋、矮塔斜拉橋及自錨式懸索橋等橋型。

根據(jù)防洪需求，主橋北側(cè)邊墩須放置在規(guī)劃大堤以北，不得侵入規(guī)劃大堤坡腳線(xiàn)，且施工期間承臺(tái)基坑不得影響現(xiàn)狀大堤安全；主橋南側(cè)邊墩須設(shè)置在規(guī)劃大堤以南，并且離開(kāi)大堤約20m，為遠(yuǎn)期退堤預(yù)留空間，同時(shí)考慮不得影響規(guī)劃沿河南路凈空。因此，可確定邊跨為55～60m左右，主橋總橋長(zhǎng)為250m左右，邊中跨比例約為0.39～0.43。

如采用三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，結(jié)構(gòu)本身梁高較高(支點(diǎn)約8m～跨中約3m)，景觀性差，并且受通航凈空和堤頂防洪通道凈空限制，將導(dǎo)致橋面標(biāo)高過(guò)高，兩岸接線(xiàn)極為困難，因此不推薦三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。

矮塔斜拉橋也稱(chēng)為部分斜拉橋，是介于連續(xù)梁橋與斜拉橋之間的一種新型橋。該橋型同時(shí)具有斜拉橋與連續(xù)梁共同的美學(xué)景觀特征、靈活的跨徑布置、簡(jiǎn)便的施工條件以及較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此在100～200m跨度的橋梁中普遍使用。但是，三跨矮塔斜拉橋邊中跨跨徑之比一般在0.5～0.6左右，本橋僅為0.39～0.43，邊跨容易出現(xiàn)負(fù)反力問(wèn)題，因此不推薦該橋型[1]。

系桿拱橋兼有拱橋跨越能力大和簡(jiǎn)支梁橋?qū)Φ鼗m應(yīng)能力強(qiáng)兩大特點(diǎn)，同時(shí)系梁高度較低，是平原地區(qū)大跨度組合結(jié)構(gòu)橋梁的重要發(fā)展方向之一，并且其立面上線(xiàn)形富于變化，有韻律感，是有競(jìng)爭(zhēng)力的方案之一。

綜上所述，本次主要對(duì)自錨式懸索橋及下承式系桿拱橋方案進(jìn)行比選。

4.2 主橋方案一：自錨式懸索橋方案

根據(jù)規(guī)劃航道資料，沙潁河航道中心線(xiàn)與裕民橋斜交角度較小(約10°)，布跨時(shí)考慮采用斜橋正做的方法，方便施工和設(shè)計(jì)。

主橋采用雙塔三跨自錨式懸索橋，跨徑組合為58m(邊跨)+142m(主跨)+58m(邊跨)=258m，斜交正做。橋面縱坡2.5%，跨中設(shè)3000m半徑豎曲線(xiàn)。主跨主纜垂跨比為1/6.94，為平行索面，吊索間距6.1m。

主橋標(biāo)準(zhǔn)段橋面總寬15m，橋面布置為：1.5m吊索區(qū)+12m人行和非機(jī)動(dòng)車(chē)道+1.5m吊索區(qū)=15m。在橋梁末端設(shè)置加寬段，滿(mǎn)足索纜錨固構(gòu)造要求。

主梁采用雙邊箱鋼梁形式，鋼梁采用Q345qD鋼材，標(biāo)準(zhǔn)梁高2.2m，邊跨主纜錨固段采用鋼筋混凝土箱梁結(jié)構(gòu)，邊跨支座處加高到3.5m。吊索分別錨固在兩側(cè)懸臂隔板上，錨固結(jié)構(gòu)為錨管形式。

主纜采用Φ5×91鍍鋅鋁高強(qiáng)鋼絲索股，采用熱鑄錨散開(kāi)錨固與主梁端部。吊索采用平行鋼絲索，吊索間距為6.1m，單吊索布置，吊索主纜端錨固采用銷(xiāo)接式；梁端錨固采用錨管式。

索塔為圓柱形，實(shí)心鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用C50混凝土，塔高50m，直徑從根部4.5m漸變到頂部2m。邊墩采用2m×2m柱式墩，基礎(chǔ)均采用1.5m鉆孔灌注樁，混凝土采用C30水下混凝土。

橋位處沙潁河航道通航繁忙，并且實(shí)際通航船型遠(yuǎn)大于Ⅳ級(jí)航道的標(biāo)準(zhǔn)船型。施工期間可采用鋼管樁及貝雷梁作為支架吊裝加勁梁，臨時(shí)通航孔可達(dá)到單孔雙向70m或雙孔雙向2×37m，可滿(mǎn)足施工期間臨時(shí)通航要求。

圖3 主橋方案一平面

圖4 主橋方案一立面

4.3 主橋方案二：下承式系桿拱橋方案

主橋方案二為單跨150m系桿拱橋，主橋跨徑布置為54m(引橋)+150m(主橋)+54m(引橋)=258m。

系桿拱橋標(biāo)準(zhǔn)橫斷面布置為：1.5m(系桿區(qū))+12m(人行和非機(jī)動(dòng)車(chē)道)+1.5m(系桿區(qū))=15m。在橋梁末端設(shè)置10m加寬段，滿(mǎn)足拱腳構(gòu)造要求，并且在其上設(shè)置景觀平臺(tái)。

拱肋采用矩形斷面，高2.6m，寬1.5m，為鋼箱結(jié)構(gòu)。拱肋內(nèi)傾，兩拱肋之間設(shè)置4道鋼箱型風(fēng)撐。

系梁梁高為2.2m，采用預(yù)應(yīng)力鋼箱梁，中間設(shè)置橫梁，橫梁間距3m，端橫梁為箱形斷面，與拱肋、系梁等固結(jié)形成整體框架。

橋面板采用組合梁，厚25cm；上跨大堤引橋采用鋼混疊合梁結(jié)構(gòu)，跨徑長(zhǎng)54m，梁高2.5m；采用鋼筋混凝土橋墩，樁基采用Φ1500mm鉆孔灌注樁。

施工時(shí)先進(jìn)行樁基、承臺(tái)和墩身的施工。鋼結(jié)構(gòu)采用工廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)頂推或者吊裝。施工期間臨時(shí)通航孔的設(shè)置同方案一。

圖5 主橋方案二平面

圖6 主橋方案二立面

4.4 方案比選

方案一和方案二各方面比選詳見(jiàn)表1。

方案一和方案二均可滿(mǎn)足交通功能，且方案二較方案一技術(shù)更成熟，工程經(jīng)濟(jì)型也較好，但考慮到下游800m沙河大橋、下游6.5km東環(huán)路大橋均已是下承式系桿拱橋，該方案不符合城市橋梁“一橋一景”的要求，故不推薦此方案。

方案一外形可采用傳統(tǒng)尖塔式構(gòu)筑，將界首剪紙民間藝術(shù)融入到橋梁的裝飾中，其在視覺(jué)上給人以透空的感覺(jué)和藝術(shù)享受；選用剪紙紅色為橋梁色彩，寓意喜慶、吉祥，同時(shí)與橋頭的“七七抗戰(zhàn)紀(jì)念碑”呼應(yīng)，紀(jì)念在民族解放戰(zhàn)爭(zhēng)中拋頭顱灑熱血的英烈們。

表1 主橋方案比選表

圖7 主橋方案一景觀意向

綜上所述，結(jié)合本橋?yàn)樯碀}河景觀風(fēng)貌帶的重要節(jié)點(diǎn)，肩負(fù)成為界首新地標(biāo)、提升城市形象的使命，故推薦采用方案一。

圖8 主橋推薦方案立面效果

5 梯坡道設(shè)計(jì)及方案比選

梯、坡道布置：大橋兩端通過(guò)人行梯道橋及非機(jī)動(dòng)車(chē)推行坡道橋落地，梯道凈寬3.5m，坡道凈寬為7m。根據(jù)坡道平面布置形式的不同，提出以下兩個(gè)方案。

5.1 梯坡道方案一：一字型梯坡道

方案一坡道采用一字型，沿道路走向布置。南岸坡道和梯道向南上跨沿河南路后(凈空4.5m)，人行梯道以1∶2坡度落地，非機(jī)動(dòng)車(chē)推行坡道以1∶12坡度落地，坡道落地點(diǎn)距離牛行街路口約75m。裕民路在牛行街和沿河南路之間的路段為步行街，設(shè)置隔離樁禁止機(jī)動(dòng)車(chē)通行。

北岸人行梯道直接落地，坡度1∶2，落地點(diǎn)與新華街距離為26m，非機(jī)動(dòng)車(chē)推行坡道向北上跨新華街后(凈空4.5m)落地，落地點(diǎn)距離吉甫街23m；吉甫街至橋頭路段為步行街范圍，設(shè)置禁止機(jī)動(dòng)車(chē)通行，見(jiàn)圖9。

圖9 梯坡道方案一平面示意圖

5.2 坡道方案二：二層螺旋坡道

方案二坡道采用兩層螺旋型布置形式，通過(guò)兩層橋折返落地。南端非機(jī)動(dòng)車(chē)坡道為東、西兩座螺旋坡道，凈寬3.5m，坡度1∶12，人行梯道也分為東、西兩條，分別布置在兩座螺旋坡道中間，凈寬3.5m，坡度1∶2；北端設(shè)螺旋非機(jī)動(dòng)車(chē)坡道一座，布置在主橋西側(cè)，凈寬7m，坡度1∶12，設(shè)置人行梯道兩座，一條設(shè)置在螺旋坡道中間，另一條從主橋端部向北布置，凈寬為3.5m，坡度1∶2。各條坡道均設(shè)與堤頂路連接的通道，如圖10。

5.3 梯坡道方案比選

(1)從通行角度，方案一行人及非機(jī)動(dòng)車(chē)上、下橋方便，交通組織簡(jiǎn)單，直行順暢，但是落地點(diǎn)距離橋頭較遠(yuǎn)，繞行距離較長(zhǎng)；方案二落地點(diǎn)靠近橋頭，方便行人和非機(jī)動(dòng)車(chē)過(guò)路后上橋，且可與堤頂?shù)缆窚贤?，方便游人沿河觀景，但是轉(zhuǎn)彎較多，不如方案一通行順暢。

圖10 梯坡道方案一平面示意圖

(2)從安全角度，兩個(gè)方案坡度均為1∶10～1∶12，滿(mǎn)足無(wú)障礙要求，但方案一需要設(shè)置警示標(biāo)志、燈光及路面障礙設(shè)施來(lái)保證下坡速度不至于過(guò)快而發(fā)生危險(xiǎn)，方案二通過(guò)自身的折返限制非機(jī)動(dòng)車(chē)下坡速度。

(3)從經(jīng)濟(jì)角度，方案二比方案一占地面積小，拆遷量小，造價(jià)低。

(4)從景觀角度，方案一簡(jiǎn)潔明快，行人通過(guò)時(shí)視野開(kāi)闊，總體景觀較好，方案二略有壓抑感。

(5)從結(jié)構(gòu)復(fù)雜性角度，方案一結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方案二結(jié)構(gòu)略復(fù)雜。

綜合考慮梯坡道的交通功能、安全、經(jīng)濟(jì)、合理、景觀等因素，推薦采用方案一。

圖11 裕民橋總體布置效果圖

6 結(jié)語(yǔ)

界首市裕民橋是連接沙潁河北岸解放大街與南岸裕民路的重要通道，也是沙潁河景觀風(fēng)貌帶上的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。從方案構(gòu)思、主橋跨徑布置、梯坡道方案設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行論述、比選，最終推薦自錨式懸索橋主橋和一字型梯坡道落地方案。裕民橋雖然只是一座人非橋梁，但綜合考慮了通航條件、防洪條件、與橫向道路關(guān)系、與周邊歷史建筑關(guān)系等限制性因素，實(shí)現(xiàn)了其交通功能，并完美地與周邊環(huán)境相匹配，可為同類(lèi)工程提供借鑒。