丹江口市滄浪洲生態(tài)濕地步行橋主橋選型與設(shè)計(jì)

周 濤 田 卿 何俊榮

長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司 湖北 武漢 430010

隨著我們社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市橋梁建設(shè)更多的注重橋梁本身構(gòu)造藝術(shù)、形態(tài)美學(xué)的設(shè)計(jì)，注重橋梁景觀的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)。只有完美的設(shè)計(jì)、符合城市區(qū)域景觀要求的橋梁，才能成為提升城市生活品質(zhì)的重要工具，才能成為城市的名片[1]。

1 工程概況

步行橋位于丹江口水利樞紐大壩下游2.9km，橫跨漢江，是丹江口市“一江兩岸”濱江景觀帶核心，是丹江口市建設(shè)“宜居宜業(yè)宜旅”生態(tài)旅游城市的重要項(xiàng)目。橋梁右接滄浪洲濕地公園，左接沿江大道，橋梁全長(zhǎng)1314m。橋位處漢江百年一遇水位93.78m（黃海高程，下同），最高通航水位90.82m，Ⅲ級(jí)航道。

2 主橋方案選型

2.1 設(shè)計(jì)思路

橋梁的景觀主要通過(guò)橋梁結(jié)構(gòu)造型來(lái)反映，而結(jié)構(gòu)造型需結(jié)合文化、周邊環(huán)境及舒適性來(lái)打造。

（1）文化：展現(xiàn)城市風(fēng)貌，提升城市活力[2]

文化是一種社會(huì)現(xiàn)象，是人們長(zhǎng)期創(chuàng)造形成的產(chǎn)物，同時(shí)又是一種歷史現(xiàn)象，是社會(huì)歷史的積淀物。文化性既是民族性和地方性，又是歷史性和時(shí)代性。具有文化性的步行橋才能扎根于當(dāng)?shù)爻鞘校@得城市居民的認(rèn)可；同時(shí)，越具地方文化的城市橋梁，越具標(biāo)志性，也越能獲得認(rèn)同感。

（2）協(xié)調(diào)：與環(huán)境協(xié)調(diào)，與生態(tài)融合

景觀橋梁與環(huán)境是一種相互延伸、相互滲透、相互補(bǔ)充的整體。橋梁作為一種帶狀形態(tài)的建筑物，還是需要適合的環(huán)境來(lái)襯托。河流的形態(tài)、兩岸的景觀等都影響著橋梁的布局，而將橋位選擇在恰當(dāng)?shù)暮恿鲄^(qū)段，使其擁有優(yōu)美的景觀也是傳統(tǒng)橋梁擇位的重點(diǎn)。合適的橋位和富有特色兩岸景觀相結(jié)合，能創(chuàng)造出不同的橋梁場(chǎng)所體驗(yàn)。

（3）舒適：營(yíng)造小憩空間，強(qiáng)調(diào)快樂(lè)體驗(yàn)

當(dāng)今社會(huì)城市生活的豐富性，給橋梁賦予了更多的功能。如果把城市慢行系統(tǒng)打造成城市居民可親近、愿親近的小憩空間，強(qiáng)調(diào)“人”的快樂(lè)體驗(yàn)，一定會(huì)深受城市居民歡迎。

2.2 方案選型

根據(jù)以上設(shè)計(jì)思路，結(jié)合丹江口市“一江兩岸”濱江景觀帶總體規(guī)劃，選擇了三個(gè)橋梁方案進(jìn)行綜合比選。

（1）方案一：水都橋

水都橋案主橋采用現(xiàn)代感十足鋼結(jié)構(gòu)，通過(guò)變換鋼結(jié)構(gòu)油漆顏色并配合燈光亮化效果來(lái)展示丹江口作為因水而興的現(xiàn)代化水電城，主橋采用（55+2×90+55）m鏤空鋼桁架橋跨越主航道。

圖1 水都橋鳥(niǎo)瞰圖

（2）方案二：凌波橋

凌波橋以中國(guó)古老象形文字“水”為引導(dǎo)，體現(xiàn)丹江口因興建丹江口水利樞紐的水文化和作為南水北調(diào)中線工程源頭的“一江清水送北京”深遠(yuǎn)影響，方案從平面體現(xiàn)“水”文字主干，橋梁融入漢江自然環(huán)境。主橋采用（45+45+90+180+90+45+45）m曲線斜拉橋跨越主航道。

圖2 凌波橋鳥(niǎo)瞰圖

（3）方案三：滄浪橋

滄浪橋以《孺子歌》“滄浪之水清兮，可以濯我纓。滄浪之水濁兮，可以濯我足。”滄浪洲歷史文化為題，結(jié)合滄浪洲歷史和滄浪洲濕地公園建設(shè)，方案主橋采用波浪狀提籃拱橋，從立面立體模擬波浪形狀。主橋采用新穎的（2×100）m提籃鋼拱橋跨越主航道。

圖3 滄浪橋鳥(niǎo)瞰圖

（4）橋梁方案比選

表1 主橋橋型比選表

方案一工期短，工藝成熟，維護(hù)費(fèi)用少，投資較小，景觀效果好，作為步行橋?qū)嵤┓桨浮?/p>

3 主橋設(shè)計(jì)方案及計(jì)算

3.1 設(shè)計(jì)方案

主橋采用（55+2×90+55）m圓形鏤空鋼桁架橋跨越主航道，主橋全長(zhǎng)290m，主橋全寬8.3m，橋面全寬6.0m。主橋橋型布置見(jiàn)圖4。

主橋圓形鏤空鋼桁架橋，圓筒外半徑4.15m，內(nèi)徑為3.55m。桁架高度8.3m，桁架節(jié)間距5m。

橋墩采用花瓶式橋墩，樁基礎(chǔ)。

下部結(jié)構(gòu)主墩采用搭設(shè)臨時(shí)鋼棧橋+雙臂鋼圍堰施工；上部結(jié)構(gòu)鋼桁架在工廠預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)拼裝，采用頂推施工。

3.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算

采用Midas Civil建立空間桿系模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力計(jì)算。

（1）強(qiáng)度驗(yàn)算

上、下弦桿及腹桿、橫梁采用Q345D和Q390D鋼材，基本組合最大應(yīng)力分別為175.7MPa（拉應(yīng)力）、199.7MPa（壓應(yīng)力）、216.3MPa（壓應(yīng)力）、161.4MPa（壓應(yīng)力），均小于規(guī)范容許值，強(qiáng)度驗(yàn)算滿(mǎn)足規(guī)范要求[3]。

（2）剛度驗(yàn)算

步行橋在人群荷載作用下的跨中最大位移值為60.8mm，即1/1480L＜1/500L，結(jié)構(gòu)剛度滿(mǎn)足要求。

（3）穩(wěn)定性驗(yàn)算

成橋穩(wěn)定考慮荷載為：自重、二期、人群荷載和風(fēng)荷載。

在成橋工況下，一類(lèi)穩(wěn)定安全系數(shù)K=11.46，本橋穩(wěn)定性滿(mǎn)足要求。

圖4 主橋橋型布置圖（單位：cm）

（4）頻率驗(yàn)算

我國(guó)《城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范》（CJJ 69-95）規(guī)定人行橋豎彎頻率f＞3HZ，跨度較大的橋梁幾乎無(wú)法滿(mǎn)足要求。歐洲規(guī)范規(guī)定，豎彎敏感頻率范圍為1.6HZ～2.4HZ[4]，當(dāng)人行橋的自振頻率不在上述敏感頻率范圍時(shí)，認(rèn)為人致振動(dòng)問(wèn)題可以滿(mǎn)足要求，否則應(yīng)檢算人行橋在人群步行荷載下的加速度響應(yīng)是否滿(mǎn)足行走舒適性條件。

經(jīng)計(jì)算，步行橋上部結(jié)構(gòu)豎向自振頻率為1.46Hz，不在豎彎敏感范圍內(nèi)。

4 結(jié)束語(yǔ)

滄浪洲生態(tài)濕地步行橋于2018年9月19日正式建成運(yùn)行后，極大地優(yōu)化和充分發(fā)揮城市濕地公園及附近島嶼的親水、休閑功能，更加方便市民游園、休閑生活，成為丹江口市新地標(biāo)景觀，顯著提升水都城市品位。

經(jīng)過(guò)2年多的運(yùn)行，步行橋使用狀況良好，人行舒適性較好，發(fā)揮了巨大的社會(huì)效益。