淺談什邡雍湖公園異形人行景觀橋總體設計

【摘要】什邡雍湖公園異形人行景觀橋作為接雍湖公園和城東公園的紐帶，是城市慢行道路系統(tǒng)的延伸，設計采用景觀設計手法，橋上以綠化為主，站在橋上猶如置身公園當中，并且融合了交通、休閑、運動、城市地標、商業(yè)等多元化的功能，實現(xiàn)了一座“綠色”“多元”“浪漫”的景觀橋。橋梁以“綠色的飄帶”為主題，以運用書法中連續(xù)轉筆技巧，將“S”型線條進行提煉，形成橋體平面造型構圖，通過大變寬非對稱異形結構實現(xiàn)景觀平面造型，以圓形觀景平臺實現(xiàn)開孔，并結合建筑設計，打造半敞開和多元化的休閑空間。橋梁全長302 m，橋寬8～18.1 m，主梁采用整體式直腹板單箱多室鋼箱梁。設計時，通過設置TMD阻尼器、橋側裝飾、燈光裝飾、梯道及坡道等人性化設施提升人行景觀橋的通行體驗。

【關鍵詞】異形結構； 景觀橋； 綠化； 鋼箱梁； 多元化

【中圖分類號】U448.11A

1 工程概況

雍湖公園共占地面積約39 hm2，規(guī)劃依托現(xiàn)有場地條件和什邡市的歷史文化，以“生態(tài)環(huán)保、和諧健康”為主題，以什邡市花——山茶花為主體，遵循平和、開敞、宜人、休憩等原則，采用清水型生態(tài)系統(tǒng)構建技術，展現(xiàn)和諧優(yōu)美的城市面貌，打造川西北最具影響力的，集自然生態(tài)、水源涵養(yǎng)、休閑、娛樂、養(yǎng)生、運動、科普教育、防災避險為一體的大型綜合性城市休閑生態(tài)公園。

雍湖公園異形人行景觀橋作為接雍湖公園和城東公園的紐帶，是城市慢行道路系統(tǒng)的延伸，主橋分三聯(lián)，共長302 m，橋寬8～18 m，第一聯(lián)跨越京什東路，第三聯(lián)為圓形觀景平臺，主梁采用整體式直腹板單箱多室鋼箱梁，以大變寬非對稱異形結構實現(xiàn)景觀平面造型（圖1）。本次設計采用景觀設計手法，橋上設置多處綠化，將橋體作為公園的延續(xù)，并綜合考慮了橋梁的外部形式、內部功能，以及對自然生態(tài)和社會生態(tài)的影響［1］，將技術思維和藝術思維結合，突出橋梁時代感和標志性［2-3］。

2 主要技術標準

（1）設計基準期： 100年。

（2）設計安全等級：一級；結構重要性系數(shù)γ0=1.1。

（3）橋梁設計使用年限：主體結構50年；欄桿、伸縮縫、支座等15年。

（4）設計荷載：

①人群荷載：按照《城市人行天橋與人行地道技術規(guī)范》取值；

②裝飾荷載：不大于4 kN/m2；

③基本風速：37.5 m/s （100年一遇）。

（5）環(huán)境類別：Ⅰ類。

（6）抗震標準：擬建橋位處于地震基本烈度7度區(qū)，橋梁提高1度設防；設計基本地震加速度值為0.15g，建筑場地類別為Ⅱ類，設計加速度反應特征周期為0.4 s。

（7）橋面寬度組成：0.15 m桿+（7.7～18.0） m人行道+0.15 m欄桿=8.0～18.3 m（主橋）。

（8）橋下通行凈高：車行道通行凈高不小于5 m。

3 橋梁景觀設計

3.1 設計思路

什邡素有“書法之鄉(xiāng)”的美譽，運用書法中連續(xù)轉筆技巧，將“S”型線條進行提煉，形成橋體平面造型構圖，行云流水，靈動飄逸，賦予該橋“邡墨”寓意，即什邡的墨寶（圖2）。

橋上景觀設計以綠化為主，將雍湖公園的綠化延伸至城市慢行道路系統(tǒng)，站在橋上猶如置身公園當中，打造一座坐落于道路上的公園。橋上圓形平臺設計為環(huán)形構造，形成半開敞式休憩空間，可作為書吧、咖啡廳、觀景平臺等多功能活動空間（圖3）。

3.2 橋側景觀裝飾

本橋位于什邡市回瀾鎮(zhèn)小地名為桂圓橋，它早于三星堆一期文化的遺存，是目前成都平原發(fā)現(xiàn)的最早的新石器時代文化遺存。該遺址出土了多件珍貴文物，其中最具代表性的文物為侈口深腹陶罐，本次設計提取侈口深腹陶罐的繩紋紋理作為雍湖公園人行景觀橋的橋側裝飾造型，建筑形態(tài)參考罐口形狀。裝飾造型提取什邡出土文物銅龍形飾飛龍態(tài)，整座橋猶如飛龍在天，預示著什邡的發(fā)展蒸蒸日上（圖4）。

3.3 橋梁燈光裝飾

橋梁燈光裝飾應注重綠色照明，強調照明的綜合環(huán)境效果，營造燈光環(huán)境下的獨特意境。本橋通過燈光引導來延展什邡地域魅力，以更多元的方式展示多彩的文化景觀。根據(jù)橋型及橋面景觀特征，用燈光主次表現(xiàn)方式，通過沉浸互動的燈光氛圍，形成什邡地標景觀橋。

由圖5所示，橋面燈光①通過沿橋面鋪裝分格線設置LED條形動態(tài)發(fā)光地磚燈，配合地面星光呼吸燈，達到繁星點點，螢星曼舞的效果。橋面燈光②在橋欄桿內側以地面線性燈，形成互動燈光；外側則設置媒體立面。橋面燈光③為鏤空處，設置動態(tài)水簾，達到燈光與人互動的效果。橋面燈光④為圓形觀景平臺處，設置感應地面燈，互動跟隨，沉浸式體驗。

橋體燈光通過在橋側、人行梯步側洗墻、橋柱投光照明以及橋面欄桿照明，并設置橋面基本功能照明，突出橋體特征，以達到連接橋常規(guī)亮化照明的功能。

市政工程高建峰， 吳正攀： 淺談什邡雍湖公園異形人行景觀橋總體設計

4 橋梁結構設計

4.1 橋梁總體布置

雍湖公園人行景觀橋在結構上呈現(xiàn)為大變寬、非對稱，多曲率、橋面開孔等異形特征。橋梁兩側邊線曲率不同，且橋寬變化幅度較大，如果按常規(guī)單主梁鋼箱梁橋設計，箱室內側隔板布置較為困難。因此，本次設計采用雙主梁實現(xiàn)橋梁的非對稱及多曲率，雙主梁間通過設置橫隔板來調節(jié)橋梁寬度的變化，從而使工程技術保證了藝術造型的可行可靠［4］。

主橋橋跨布置為：（2×20+43+2×27）m+（26+19.055）+4×23.77 mm=302.135m，為十一跨連續(xù)鋼箱梁橋。主橋分三聯(lián)，橋寬8～18.1 m，第一聯(lián)主跨43 m越京什東路，兩端接雍湖公園及奧維商業(yè)廣場，凈空按照不小于5 m控制天橋的標高。

4.2 上部結構設計

主梁采用直腹板式單箱多室鋼箱梁，平面上為非對稱多曲率大變寬構造（圖6），采用雙主梁實現(xiàn)第一聯(lián)與第二聯(lián)橋梁的非對稱曲率，雙主梁間通過設置橫隔板來調節(jié)橋梁寬度的變化，分叉開孔處為弧形次主梁構造。第三聯(lián)圓環(huán)形構造則通過單主梁實現(xiàn)。

單主梁段主梁梁高為1.4 m，雙主梁及弧形次主梁梁高為1.7 m。1.4 m梁高主梁頂?shù)装搴窈穸葹?4 mm，腹板厚度為14 mm；1.7 m梁高主梁頂?shù)装搴窈穸葹?6 mm，腹板厚度為16 mm。主梁均采用Q355C鋼。

4.3 下部結構設計

主橋主墩結構為鋼管混凝土橋墩，Φ0.8 m、Φ1.0 m，下接承臺樁基礎，承臺高均為1.8 m，樁基均為Φ1.2 m，采用鉆孔灌注樁。為滿足結構抗傾覆要求，本次設計在第一聯(lián)雙主梁區(qū)域設置一處固結墩。

4.4 梯道及坡道設計

北側設置一處坡道，坡道全長56 m，跨度為4×14 m，坡道上部結構采用600 mm高鋼箱梁，斷面組成為0.15 m（欄桿）+3.7 m+0.15 m（欄桿）=4.0 m，坡道縱坡為10.6%。坡道下部結構采用采用樁柱式墩，圓柱墩Φ0.5 m，為鋼墩，鉆孔灌注樁樁徑Φ1.0 m；橋臺采用蓋梁下接Φ1.0 m鉆孔灌注樁。

南側設置一處坡道，主橋坡道全長25 m，跨度為（10+15） m，坡道上部結構采用600 mm高的鋼箱梁，斷面組成為0.15 m（欄桿）+4.7 m+0.15 m（欄桿）=5.0 m，坡道縱坡為8%。坡道下部結構采用樁柱式墩，圓柱墩Φ0.8 m，為鋼墩，鉆孔灌注樁樁徑Φ1.2 m；橋臺采用蓋梁下接Φ1.0 m鉆孔灌注樁。

全橋共設3座梯道，梯道編號為梯道T1、梯道T2、梯道T3。梯道T1、梯道T2上部結構采用300 mm高鋼箱梁，斷面組成為0.15 m（欄桿）+2.7 m（踏步）+0.15 m（欄桿）=3.0 m。梯道T3上部結構采用600 mm高的鋼箱梁，斷面組成為0.15 m（欄桿）+2.7 m（踏步）+0.15 m（欄桿）=3.0 m。梯道下部結構采用樁柱式墩，圓柱墩Φ0.5 m。

4.5 附屬設計

4.5.1 鋪裝

主橋橋面：采用6～16 cm厚C40細石混凝土，表面涂刷CSS彩色防滑路面材料，并設置彩繪。

梯道及坡道橋面：采用6 cm厚C40細石混凝土，表面涂刷CSS彩色防滑路面材料，并設置彩繪。

4.5.2 橋面防水及排水

主橋采用鋼纖維防水混凝土兼顧防水層；梯道防水材料宜采用水泥基滲透結晶型防水涂料，防水涂料應符合現(xiàn)行國家標準GB 18445-2012《水泥基滲透結晶型防水材料》的相關規(guī)定。

主橋橋面設置縱、橫坡，橋梁兩側設置D100排水口以匯集橋面雨水并通過D100排水縱管將雨水收集起來，端部設置收水口，于橋墩處接入市政排水管道。

4.5.3 伸縮縫

在主橋兩段及梯道與主橋之間均需設置伸縮縫，采用蓋板型鋼伸縮縫。

4.5.4 支座

主橋兩端橋墩采用GJZF4四氟滑板支座，中間橋墩采用GJZ板式橡膠支座；梯道支座均采用GJZ板式橡膠支座。

5 橋梁結構計算

5.1 模型建立

計算采用MIDAS CIVIL軟件，建立全橋整體空間模型［5］（圖7），鋼梁采用梁單元單梁模擬，并將下部墩柱及樁基（用土彈簧模擬支承條件）按實際設計尺寸一同模擬以較準確地模擬支承的剛度。在建立鋼梁截面時，僅考慮頂、底板縱橫向加勁肋的幾何特性，橫隔板、腹板豎向加勁肋、頂?shù)装鍣M向加勁肋、翼緣板等考慮到自重提高系數(shù)。

圖7 全橋有限元分析模型

5.2 鋼構件抗彎強度驗算

依據(jù)JTG/T 064-01-2015《公路鋼結構橋梁設計規(guī)范》對鋼箱連續(xù)梁按受彎構件進行基本組合下強度驗算，受拉翼緣采用考慮剪力滯影響后有效截面，受壓翼緣采用同時考慮剪力滯和局部穩(wěn)定影響后有效截面。

經(jīng)計算，基本組合包絡下，主橋第一聯(lián)鋼箱梁正截面最大拉應力為正應力為119.2 MPa（位于Z3支點上緣），最大壓應力為148 MPa（位于Z3支點下緣）；第二聯(lián)及平臺正截面最大拉應力為正應力為85.5 MPa，最大壓應力為105.4 MPa，均遠小于容許值270 MPa，主橋鋼箱梁在承載能力極限狀態(tài)下的抗彎強度滿足規(guī)范要求。

5.3 鋼構件抗剪強度驗算

經(jīng)計算，基本組合包絡下，第一聯(lián)主橋鋼箱梁剪應力最大值為67 MPa（出現(xiàn)在Z3支點處），第二聯(lián)及平臺主橋鋼箱梁剪應力最大值為74.2 MPa，均遠小于容許值160 MPa，抗剪強度滿足要求。

5.4 鋼構件豎向撓度驗算

依據(jù)CJJ 69-95《城市人行天橋與人行地道技術規(guī)范》2.5.2條規(guī)定：天橋上部結構，由人群荷載計算的最大豎向撓度，梁板式主梁跨中不應超過L/600。當結構重力和人群荷載產(chǎn)生的向下?lián)隙炔怀^跨徑的1/1600時，可不設預拱度。

經(jīng)計算，第一聯(lián)豎向最大撓度為25.7 mm，第二聯(lián)及平臺8.9 mm，梁體豎向撓度均滿足規(guī)范要求，且僅主橋43 m主跨考慮設置預拱度。

5.5 主橋舒適度計算分析

根據(jù)現(xiàn)行CJJ69-95《城市人行天橋與人行地道技術規(guī)范》，人行天橋上部結構豎向自振頻率不應低于3 Hz，參考《德國人行橋設計指南EN03，2007》，在人致振動結構分析中，重點應考慮的模態(tài)頻率范圍為：豎向1.2～4.5 Hz，橫向小于1.2 Hz。當天橋上部結構豎向自振頻率小于3 Hz時，應進行人致振動響應驗算。

本次將第一聯(lián)主橋、第二聯(lián)主橋及平臺橋、坡道橋分開建模，并分別建立10個振型模態(tài)來驗算鋼結構天橋上部豎向自振頻率，最小豎向自振頻率均出現(xiàn)在1階模態(tài)，見表1。

由表1可知，第一聯(lián)主橋上部結構一階豎向自振頻率為3.05 Hz，滿足規(guī)范要求，但位于豎向頻率1.25～3 Hz敏感范圍附近，故本次設計對第一聯(lián)進行人致振動舒適度分析［6］。人行密度參照《德國人行橋設計指南EN03》TC5交通級別取值，人群密度d=1.5人/m2。

單位面積行人流荷載函數(shù)如下式：

p_v（t）=pcos（2πf_st）×ψ×γ

定義人行荷載時程函數(shù)，如圖8所示。

按模態(tài)形狀輸入節(jié)點動力荷載，得到結構豎向加速度時程曲線得最大加速度為1.71 m/s2，行人舒適度較差，需要設置TMD阻尼器。第一聯(lián)主橋共設置2個TMD阻尼器，單個TMD的質量為1 t，頻率為2.9 Hz，阻尼比為0.1。

TMD與墊高塊沿天橋縱向，布置于43 m主跨跨中位置，橫向箱室內對稱居中布置。設置TMD阻尼器后，得到結構豎向加速度時程曲線的最大加速度為0.21 （m/s2）lt;0.5 m/s2，參照《德國人行橋設計指南EN03》評價標準，滿足CL1級舒適等級，行人舒適度較好，滿足要求。

6 結束語

雍湖公園異形人行景觀橋以雍湖公園和城東公園為依

托，以獨特的造型與結構拓展了區(qū)域的景觀，不僅滿足了橋梁的使用功能，也提升周邊環(huán)境，同時與地域文化統(tǒng)一，反映了新時代什邡市的精神風貌。雍湖公園異形人行景觀橋于2023年10月開工建設，建成后本橋的設計方法和思路可為同類多曲率大變寬景觀橋的建設提供借鑒。

參考文獻

［1］ 蔣宇，孫軍.橋梁景觀審美體驗的維度分析［J］.公路，2019（4）：255-258.

［2］ 侯滿，張志強，范振偉.三亞海棠灣人行景觀斜拉橋總體設計［J］.世界橋梁，2021，49（3）：1-6.

［3］ 梁艷，何畏，唐茂林.橋梁美學2020年度研究進展［J］.土木與環(huán)境工程學報（中英文），2021，43：234-241.

［4］ 羅曉甜.南潯金象湖公園人行景觀橋設計［J］.世界橋梁，2013，49（3）：33-37.

［5］ 張崇厚，李寶坤，辛克貴，等.減河3號人行景觀橋-天目橋的總體設計［J］.橋梁建設，2006（4）：34-37.

［6］ 周健華，黃友欽，劉愛榮.斜拱曲梁橋人致振動舒適度與減振研究［J］.工程力學，2022（39）：214-220.

［7］ 劉豐洲，許偉龍，吳強強.越龍山人行玻璃懸索橋總體設計［J］.橋梁建設，2023，53（3）：114-119.

［8］ 程斌，蘇小梅.大挑臂生態(tài)景觀橋設計研究［J］.中外公路，2018，38（2）：87-90.

［9］ 賈偉紅，張志平，蘇凡.人行斜拉橋力學性能及舒適度分析［J］.公路，2019，64（7）：174-178.