基于楊泗港大橋觀景需求的人性化設(shè)計

林 馳 張成東

(1.武漢市城市建設(shè)投資開發(fā)集團(tuán)有限公司 武漢 430070； 2.中鐵大橋勘測設(shè)計院集團(tuán)有限公司 武漢 430056)

武漢市主城區(qū)依托“兩江交匯、三鎮(zhèn)鼎立”的自然格局，以長江、漢水，以及東西向山系為紐帶，形成漢口、武昌、漢陽相對獨立又相互聯(lián)系的城市功能體系，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建三鎮(zhèn)一體化發(fā)展的總體格局。湖北省政府、武漢市政府分別位于武昌和漢口，城市發(fā)展的中心主軸為長江，城市的發(fā)展方向主要為沿江發(fā)展。武漢獨特的城市布局導(dǎo)致巨大的過江交通流量，多功能的過江橋梁建設(shè)是武漢城市一體化發(fā)展的迫切需求。

1 過江交通需求

1.1 機(jī)動車交通需求

楊泗港長江大橋(見圖1)是楊泗港快速通道的過江橋梁工程，是城市“環(huán)網(wǎng)結(jié)合、軸向放射”的城市快速路體系重要的交通節(jié)點[1]。

圖1 武漢楊泗港長江大橋位置示意圖

作為城市基礎(chǔ)建設(shè)中百年大計的特大過江橋梁，需要維持較高、長時間的高服務(wù)水平，保證車輛能快速過江，同時考慮城市建設(shè)發(fā)展的不可預(yù)見性，過江橋梁規(guī)模預(yù)測須著眼未來，體現(xiàn)一定前瞻性。結(jié)合交通量預(yù)測，橋梁建設(shè)規(guī)模推薦采用雙層12車道。

1.2 非機(jī)動車及行人交通需求

根據(jù)武漢城市均衡發(fā)展和需求，跨江慢行交通也是城市交通重要的組成部分。

目前，武漢市中心城區(qū)內(nèi)長江大橋、長江二橋、鸚鵡洲長江大橋均設(shè)置有人行道，但均未設(shè)置非機(jī)動車道。隨著近幾年電動車過江需求快速增長，行人對綠色出行、健康出行的要求越來越高，從以人為本的設(shè)計理念出發(fā)，楊泗港大橋設(shè)置了非機(jī)動車道和人行道。

1.3 橋梁設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

道路等級：上層為城市快速路，下層為城市主干道，設(shè)置非機(jī)動車道和人行道。

設(shè)計行車速度：主線橋上層80 km/h，下層60 km/h。

設(shè)計車道：采用雙層12車道布置，上層6車道，下層6車道，在下層橋面兩側(cè)設(shè)置非機(jī)動車道。上、下層橋面均設(shè)置人行道或觀光道。

2 大橋總體設(shè)計概況

楊泗港長江大橋項目工程范圍，起于漢陽國博立交，止于武昌八坦立交，工程總長度為4.134 km，跨江主橋位于直線上，橋梁雙向縱坡為1.5%，大橋平面布置示意見圖2[2]。

圖2 大橋平面布置示意圖

楊泗港長江大橋主纜跨度布置為465 m+1 700 m+465 m=2 630 m，主纜邊中跨比0.28，主纜矢跨比1/9[3]。主橋加勁鋼桁梁采用華倫式桁架。主塔采用鋼筋混凝土門式橋塔。主纜采用大直徑高強(qiáng)鋼絲[4]、預(yù)制平行鋼絲索股法(PPWS)成纜，大橋吊索采用無涂裝鍍鋅鋼絲繩，主纜吊索與索夾為騎跨式連接，與鋼桁加勁梁采用銷接式連接。主塔基礎(chǔ)采用沉井結(jié)構(gòu)形式，錨碇基礎(chǔ)采用地下連續(xù)墻構(gòu)造，大橋立面布置見圖3。

圖3 大橋懸索橋立面布置圖(單位：m)

3 雙層橋面設(shè)計

3.1 雙層橋面提出

早在1996年，根據(jù)規(guī)劃預(yù)留，大橋選址方案就已確定，項目開始前期工程可行性研究時，長江南北兩岸城市用地和配套交通設(shè)施已有預(yù)留，武昌和漢陽主線高架道路已經(jīng)基本完成，雙層高架布置示意圖見圖4。

圖4 雙層高架布置示意圖

鑒于武漢為沿江發(fā)展城市，濱江區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和交通需求較大，跨江大橋的建設(shè)不但要考慮長距離過江交通功能，也應(yīng)兼顧兩岸濱江的多功能交通需求。

長江作為中國內(nèi)地第一大河流，也是東西主要通航水道，在長江上修建大型橋梁不僅要滿足河道的通航需求，還需滿足一定的間距要求，本橋梁工程距離上、下游最近2座橋分別為2.8 km和3.2 km，基本滿足通航標(biāo)準(zhǔn)要求，也是上、下游2座橋梁之間唯一的橋梁過江通道。鑒于過江通道資源集約利用及更好地服務(wù)兩岸交通，大橋設(shè)計采用雙層橋面形式。

3.2 雙層橋面方案

楊泗港長江大橋及接線工程采取雙層高架+地面輔道的建設(shè)方式，交通疏解示意圖見圖5。上層橋面為連續(xù)高架橋，與楊泗港快速通道四新段[5]和青菱段直接對接，滿足四新地區(qū)及白沙洲地區(qū)長距離快速過江的交通需求；下層橋面在武昌區(qū)連接八坦路主路、新武金堤路，在漢陽區(qū)連接漢新大道主路、鸚鵡大道、晴川大道，滿足濱江地區(qū)的交通需求；在漢陽側(cè)和武昌側(cè)均設(shè)置了上、下層轉(zhuǎn)換匝道，滿足兩岸長、短距離的便捷轉(zhuǎn)換需求。

圖5 交通疏解示意圖

3.3 雙層橋面優(yōu)勢

1) 對過江交通的適應(yīng)性。楊泗港長江大橋雙層橋梁主要優(yōu)勢在于承擔(dān)的交通量大，大橋上、下層共12車道，能適應(yīng)未來年的機(jī)動車交通發(fā)展需要。雙層橋梁結(jié)構(gòu)符合“快慢結(jié)合，遠(yuǎn)近結(jié)合，上、下結(jié)合”的城市空間交通疏解理念，上層服務(wù)于長距離交通，下層服務(wù)于兩岸短距離濱江交通，同時在兩岸高架橋上設(shè)置上、下層轉(zhuǎn)換匝道，以實現(xiàn)上、下層快速便捷交通轉(zhuǎn)換。

2) 對慢行交通的適應(yīng)性。本工程為城市特大橋梁，不僅要滿足城市機(jī)動車交通需求，同時也應(yīng)滿足其他形式的交通如電動車、自行車、行人需求。目前從附近的跨江橋梁運營實際情況來看，非機(jī)動車交通需求量較大且呈增長趨勢，特別是武漢長江大橋和長江二橋，每天需投入大量的警力防止電動車進(jìn)入機(jī)動車道行駛，以確保交通運營安全。

鑒于非機(jī)動車交通安全需要，武漢市政府決定今后新修建跨江橋梁須考慮設(shè)置慢行道(非機(jī)動車道和人行道)，本橋設(shè)置非機(jī)動車道和人行道也是按照這一要求執(zhí)行。

4 上、下橋梯道設(shè)計

4.1 梯道設(shè)計考慮

根據(jù)武漢市關(guān)于楊泗港大橋的修建規(guī)劃，大橋主橋雖然設(shè)置了2條非機(jī)動車道，但是僅連接兩岸規(guī)劃道路，仍無法滿足兩岸市民的過江出行需求。

武漢江灘公園是武漢市最大、最具特色的濱江公園，考慮到市民的切身需求，結(jié)合楊泗港大橋江灘的規(guī)劃和建設(shè)，在主橋的設(shè)計過程中，在漢陽和武昌主塔處設(shè)置了上、下橋梯道，以供市民從江灘到達(dá)上、下層橋面通行和觀光。

主塔上、下橋梯道布置在主塔支墩之內(nèi)，設(shè)置電梯可直達(dá)上、下層橋面，電梯一側(cè)設(shè)人行梯道，供行人上、下橋使用，兼作疏散通道。在主塔內(nèi)側(cè)上層橋面設(shè)置觀光平臺，并與主橋人行觀光道相接。

4.2 梯道設(shè)計方案

城市跨江橋梁設(shè)置快速上、下橋通道在以往的橋梁設(shè)計中已被實現(xiàn)，但是在超大跨度雙層城市橋梁設(shè)計中尚未應(yīng)用。設(shè)計過程中考慮了橋梁自身的受力要求，在結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)上考慮了兩岸交通、江灘規(guī)劃，以及行人需求等問題，體現(xiàn)了橋梁設(shè)計中以人為本的服務(wù)理念，主要體現(xiàn)在以下2個方面。

1) 實現(xiàn)行人上、下橋的便捷性。楊泗港大橋采用雙層布置，上、下層均設(shè)置人行道，其中下層主桁架內(nèi)側(cè)還設(shè)置了非機(jī)動車和電動車專用道，是武漢市目前交通功能最完備的大橋。為了充分發(fā)揮大橋的交通功能，尤其是發(fā)揮兩側(cè)非機(jī)動車道和人行道的交通功能，需對非機(jī)動車和行人上、下橋系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計研究，以便實現(xiàn)行人上、下橋的便捷性，漢陽江灘處主塔上、下橋梯道總體方案示意見圖6。

圖6 漢陽江灘處主塔上、下橋梯道總體方案圖(單位：cm)

如圖6所示，為實現(xiàn)行人上、下橋的便捷性，設(shè)計充分利用主塔內(nèi)側(cè)立柱(支承主橋和引橋結(jié)構(gòu))的空間進(jìn)行合理布置。立柱內(nèi)側(cè)布置1部電梯，供行人從地面快速到達(dá)上、下層橋面，電梯井平面尺寸為3.0 m×2.25 m，電梯靠近主跨一側(cè)設(shè)置人行梯道(兼作疏散通道)，供行人從地面到達(dá)下層，也可以到達(dá)上層平臺。

2) 使行人通行和觀景和諧統(tǒng)一。楊泗港大橋主跨長1 700 m，采用雙層鋼桁梁結(jié)構(gòu)，規(guī)模宏大，景觀效果好，建成后將成為武漢標(biāo)志性建筑之一。行人上橋不僅有通行的需求，更有上橋欣賞江城美景的需要。所以，大橋的設(shè)計要充分考慮行人過橋和觀景需求。

對于通行和觀景的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，根據(jù)雙層橋的設(shè)計理念，下層橋作為行人和非機(jī)動車快速過江通道，上層橋則考慮為觀景通道。遵循“上、下結(jié)合，快慢結(jié)合，動靜結(jié)合”的交通疏解理念，在下層橋主塔處將行人和非機(jī)動車分開，下層和上層人行道分別供通行和觀光使用，行人可在主塔平臺處駐足觀光，亦可以通行，上、下層橋面處梯道出口平面交通組織示意見圖7。

圖7 下、上層橋面處梯道出口平面交通組織示意圖(單位：cm)

通過對楊泗港大橋主塔上、下橋通道的創(chuàng)新設(shè)計，在并未對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行太大的調(diào)整的基礎(chǔ)上，使結(jié)構(gòu)受力安全可靠。最重要的是，通過此設(shè)計，方便了行人安全、快速、便捷、愉悅地過江和欣賞江城美景。最終，此設(shè)計理念和設(shè)計方案得到交通管理部門的高度認(rèn)可，并獲得了政府及市民的一致肯定。

5 新型人行觀光道踏板應(yīng)用

5.1 人行觀光道設(shè)計方案

人行觀光道設(shè)計方案示意見圖8。

圖8 人行觀光道設(shè)計方案示意圖(單位：m)

如圖8所示，楊泗港大橋上、下層橋面均設(shè)置了人行道，其中上層為觀光道，由于上層橋面為城市快速路，設(shè)計速度80 km/h，兩側(cè)設(shè)置的人行道需要與車行道保持一定的安全距離，結(jié)合國內(nèi)外快速路人行道的設(shè)置和通行情況，設(shè)計中采用了2種措施：①人行道與車行道完全獨立，采用雙側(cè)欄桿布置形式；②人行道抬高，該方案一方面確保行人安全感，同時也盡量避免了汽車尾氣的污染，另外對橋梁橫向風(fēng)也起到導(dǎo)流作用，提高橋梁抗風(fēng)性能。

5.2 新型踏板材料的選擇和應(yīng)用

楊泗港長江大橋為特大型雙層城市懸索橋，是繼武漢長江大橋建成后首次設(shè)置專用人行觀光道的特大跨江橋梁。因此，人行道踏板材料的選擇尤其重要。

考慮到大橋的重要性和標(biāo)志性，在大橋初步設(shè)計階段，針對上層人行觀光道材料開展了專題研究，最終確定采用工程木踏板方案為設(shè)計推薦采用方案，也是初步設(shè)計批復(fù)方案。隨著項目的建設(shè)和認(rèn)識的深入，部分參建單位擔(dān)心木踏板方案不能滿足橋上環(huán)境的長效耐久性需要，并對踏板材料和合理方案進(jìn)行了廣泛調(diào)研，最后以會議形式確定了人行道踏板采用新型復(fù)合材料，其材料特性與原方案綜合對比結(jié)果見表1，現(xiàn)場施工及成橋后實拍效果見圖9。

表1 人行道木踏板與新型復(fù)合材料踏板綜合比較

圖9 正在安裝和完成后的人行道踏板

6 結(jié)語

楊泗港長江大橋位于武漢市主城區(qū)，因過江通道資源有限，大橋采用雙層橋面結(jié)構(gòu)形式，不僅有效解決了兩岸車輛過江通行的需求，而且設(shè)置了非機(jī)動車道、人行道及上、下橋梯道，既滿足了行人快速過橋的交通需求，又方便了行人人行上橋通行和觀光，充分體現(xiàn)了以人為本的橋梁設(shè)計理念。

目前大橋已經(jīng)建成通車[6]，其實景見圖10。

圖10 楊泗港長江大橋?qū)嵕?/p>

大橋?qū)⑷谌胛錆h城市主要路網(wǎng)，對提升整個城市和地區(qū)的交通功能具有非常重要的意義。武漢市民對大橋的雙層鋼桁梁橋面結(jié)構(gòu)和人性化設(shè)計具有相當(dāng)高的滿意度，這也是橋梁建設(shè)者和管理者不懈的追求。