劉鋼波 ,許 莉
(無(wú)錫市政設(shè)計(jì)研究院有限公司,江蘇 無(wú)錫 214001)
吳越路是位于無(wú)錫市太湖新城內(nèi)的一條東西向主干路,由蠡湖大道至京杭運(yùn)河,全長(zhǎng)約9.5 km,處于太湖新城的中心位置,貫穿在太湖新城東西的創(chuàng)意山水軸中,是將西部的科教產(chǎn)業(yè)園、東部的國(guó)際科技園及新城中心區(qū)連接起來(lái)的重要紐帶,是凸現(xiàn)太湖新城形象的景觀大道。尚賢河橋是吳越路跨越無(wú)錫新行政中心南側(cè)尚賢河濕地公園主河道的一座標(biāo)志性橋梁,景觀要求非常高。圖1為尚賢河橋區(qū)位圖。
圖1 尚賢河橋區(qū)位圖
尚賢河橋位于太湖新城重要的城市景觀路——吳越路上,位于規(guī)劃行政中心南側(cè),是新行政中心南側(cè)尚賢河濕地公園內(nèi)的一座標(biāo)志性橋梁,橋梁結(jié)構(gòu)與周?chē)h(huán)境的協(xié)調(diào)尤為重要。
尚賢河橋平面位于直線上,道路中心線與河道中心線正交,尚賢河以現(xiàn)有河道為基礎(chǔ),擴(kuò)展水面,橋位處規(guī)劃河面寬145 m,先建橋后挖河。橋梁凈空須滿足等外級(jí)航道要求(滿足小型游船通過(guò))。尚賢河橋的設(shè)計(jì)要同時(shí)考慮吳越路的景觀及行政中心的布局,橋型還需與周邊環(huán)境、地塊功能相協(xié)調(diào)。由于橋位北側(cè)與行政中心大樓隔水相望,水面寬闊,周?chē)h(huán)境優(yōu)美,但缺少視覺(jué)焦點(diǎn),也缺少對(duì)行政中心大樓的體量平衡結(jié)構(gòu),因此可采用強(qiáng)調(diào)法,突出橋梁建筑,使其與北處行政大樓有一定的體量平衡效應(yīng),成為濕地公園內(nèi)的視覺(jué)焦點(diǎn)。
本次設(shè)計(jì)以“傳承歷史,發(fā)揚(yáng)傳統(tǒng),體現(xiàn)現(xiàn)代文明”為設(shè)計(jì)主題,力求將尚賢河橋建設(shè)成和諧、生態(tài)、富有文化內(nèi)涵的藝術(shù)性的橋梁。根據(jù)尚賢河橋的基本建設(shè)條件,以滿足造型要求為重點(diǎn),結(jié)合功能要求,進(jìn)行橋型的構(gòu)思。
橋型構(gòu)思:九孔連拱——古樸、典雅、大氣,充分體現(xiàn)無(wú)錫特有的人文景觀和豐厚的文化底蘊(yùn)。
“小橋、流水、人家”表達(dá)了無(wú)錫水鄉(xiāng)典雅的境界,也是無(wú)錫水鄉(xiāng)文化的內(nèi)涵與濃縮。無(wú)錫這座古老的城市有著豐富的文化底蘊(yùn),同時(shí)也充滿了開(kāi)放與發(fā)展的活力,他依伴太湖,宛如湖畔上一顆璀璨的明珠。橋是無(wú)錫的寶貴資源,是構(gòu)成水鄉(xiāng)獨(dú)特魅力的重要因素。此次尚賢橋的設(shè)計(jì)也正是今天對(duì)無(wú)錫橋文化的延伸與拓展。由于橋處于太湖新城的中心位置,有著自然景觀與人文景觀相結(jié)合的城市空間形態(tài),對(duì)橋梁造型與周邊環(huán)境有機(jī)的協(xié)調(diào)構(gòu)思與設(shè)計(jì),在塑造城市整體形象中起著重要的作用。本次設(shè)計(jì)正是本著這一理念,以挖掘文化、協(xié)調(diào)環(huán)境、拓展功能、構(gòu)造牢固、造型優(yōu)美、橋梁創(chuàng)新為原則,構(gòu)思創(chuàng)意了“水鄉(xiāng)韻”的橋梁主題。
尚賢河橋?yàn)殡p幅橋梁,兩幅橋梁間隔距離55.5 m,對(duì)稱(chēng)布置,每幅橋梁均為(12.95+15.93+17.98+20.03+22.0+20.03+17.98+15.93+12.95)m的九孔連拱,凈矢跨比均為1/2,橋梁總長(zhǎng)167.04 m。橋梁最大縱坡3.0%,凸曲線半徑為1 000 m,機(jī)動(dòng)車(chē)道橋面橫坡為1%,人行道及非機(jī)動(dòng)車(chē)道橫坡為1.5%。單幅橋橫向布置為:2.0 m(人行道)+3.0 m(非機(jī)動(dòng)車(chē)道)+2.0 m(機(jī)非隔離帶)+14.5 m(機(jī)動(dòng)車(chē)道)+1.25 m(安全帶)=22.75 m(單幅橋面全寬)。圖2為橋梁總體布置立面圖,圖3為橋梁建成后實(shí)景圖。
圖2 大橋立面圖
圖3 大橋?qū)嵕皥D
橋梁上部結(jié)構(gòu)為九孔鋼筋混凝土拱板,其中中間3孔拱板厚度為65 cm,其余各跨拱板厚度為60 cm。拱上建筑有側(cè)墻、護(hù)拱及拱上填料,填料以上為瀝青橋面,其中機(jī)動(dòng)車(chē)道橋面為4 cm瀝青瑪蹄脂碎石+8 cm粗粒式瀝青混凝土橋面;非機(jī)動(dòng)車(chē)道橋面為4 cm AC-13C瀝青混凝土+6 cm AC-20C瀝青混凝土。側(cè)墻為C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),側(cè)墻厚度由150 cm變化至50 cm。拱背設(shè)C15片石混凝土護(hù)拱,各護(hù)拱與拱板之間采用1 cm油毛氈墊層隔離。各橋墩處橫橋向護(hù)拱頂面設(shè)5%橫坡,并采用排水管將拱內(nèi)積水排至拱外。護(hù)拱頂面及沒(méi)有護(hù)拱的拱板頂面采用聚合物防水層涂刷3層。
橋臺(tái)設(shè)3排直徑1.20 m的鉆孔樁基礎(chǔ),采用梅花形布置。橋墩采用兩排直徑為1.20 m的鉆孔樁基礎(chǔ)。
步驟一:平整場(chǎng)地,施工下部結(jié)構(gòu)。
義山近體,辟績(jī)重重,長(zhǎng)于諷喻。中有頓挫沉著,可接武少陵者,故應(yīng)為一大宗。后人以溫李并稱(chēng),只去其秾麗相似,其實(shí)風(fēng)骨各殊也。
步驟二:搭設(shè)拱板支架,對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓。
步驟三:(1)在支架上對(duì)稱(chēng)澆筑各孔左右部分拱板,每孔拱板留拱頂2 m后澆帶。(2)單孔拱板澆筑須左右對(duì)稱(chēng),且單孔拱板混凝土澆筑必須在混凝土初凝之前全部結(jié)束。
步驟四:由邊孔向中孔依次對(duì)稱(chēng)澆筑拱頂后澆帶,最后澆筑中跨后澆帶混凝土。
步驟五:(1)從邊孔向中孔對(duì)稱(chēng)連續(xù)施工各拱第一部分側(cè)墻和護(hù)拱。(2)待每跨拱板上第一部分側(cè)墻和護(hù)拱澆注完成,并在側(cè)墻和護(hù)拱混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%后,進(jìn)行第一批拱腹填料(12%灰土)的施工,拱腹填料要求分層填筑并壓實(shí),第一批填料填筑至已施工完成的第一部分側(cè)墻頂面以下20cm位置處。(3)開(kāi)始拆除拱肋支架。
步驟六:從邊孔向中孔對(duì)稱(chēng)施工剩余部分側(cè)墻。在第二批側(cè)墻混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,從邊孔向中孔對(duì)稱(chēng)填筑剩余部分腹拱填料。
步驟七:最后進(jìn)行橋面系、橋梁外裝飾等附屬設(shè)施的施工。
該橋?yàn)榫趴玟摻罨炷吝B拱結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)計(jì)算采用橋梁博士程序進(jìn)行建模分析。橋梁下部墩臺(tái)支點(diǎn)采用各節(jié)點(diǎn)的彈性剛度進(jìn)行模擬。拱上建筑采用虛擬豎向桿件與橋面單元及主拱圈進(jìn)行連接,拱上建筑單元僅傳遞軸力。根據(jù)計(jì)算得到各拱圈的內(nèi)力,并對(duì)各內(nèi)力進(jìn)行最不利組合。根據(jù)組合內(nèi)力結(jié)果進(jìn)行各拱圈的配筋設(shè)計(jì),最后對(duì)各截面進(jìn)行承載能力及裂縫寬度的驗(yàn)算。
(1)橋跨布置比例的分析
橋梁孔徑的布置比例關(guān)系直接影響橋梁的建筑外形,實(shí)腹式拱橋一般常用等比和等差級(jí)數(shù)兩種方案。該橋在確定橋跨前按上述兩種方案進(jìn)行了詳細(xì)比較。第一方案以等比變化進(jìn)行布跨,并以0.85~0.95的比例進(jìn)行了分析,最終結(jié)合橋梁的總長(zhǎng)采用0.88的比例成圖最為適宜,即橋孔跨度布置為(10.8+12.3+13.9+15.8+18+15.8+13.9+12.3+10.8)m;第二方案以等差變化進(jìn)行布跨,并以1.5~2.5 m的等差數(shù)進(jìn)行分析,最終通過(guò)比較采用1.9m作為等差級(jí)數(shù)得到較好的橋孔布置效果,即橋孔跨度布置為(10.4+12.3+14.2+16.1+18+16.1+14.2+12.3+10.4)m,如圖4所示。
圖4 分跨比較圖
在上述等差和等比級(jí)數(shù)比例的比較中,雖然兩者跨度基本相差不多,但等比變化的橋梁跳躍感更強(qiáng)烈。由于橋梁總長(zhǎng)較長(zhǎng)、縱坡大,等比變化分跨的橋梁拱上側(cè)墻厚度變化亦顯得突出,尤其對(duì)于跨度大的橋梁,上述特征更加明顯。采用差級(jí)數(shù)變化的橋梁,橋跨韻律強(qiáng),且拱上側(cè)墻高度比較均勻,因此尚賢河橋橋跨最終采用上述等差級(jí)數(shù)進(jìn)行布跨。上述橋孔等差比例基本循著…11∶13∶15∶17∶19∶17∶15∶13∶11…的比例關(guān)系,此比例與頤和園十七孔橋的分跨比例相同。
(2)橋墩與橋孔的比例分析
橋墩連接著各個(gè)橋孔,在虛實(shí)的變化中,其地位尤為突出,橋墩與橋孔的關(guān)系若處理不當(dāng)將直接影響橋梁的整體景觀效果。橋墩輕薄,則橋梁整體輕巧活潑;橋墩厚重,則整體凝重嚴(yán)肅。要做到每一份“顏色”恰到好處,橋墩與拱圈跨徑的比例不斷比較才能夠得出??紤]該橋體量對(duì)遠(yuǎn)處建筑的平衡作用,則橋體虛實(shí)比例不宜太大。該橋設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)橋墩寬度與橋孔跨徑的比例關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)的分析。分析數(shù)據(jù)由1/4至1/10均采用了放樣分析,最后得出結(jié)論,對(duì)于尚賢河橋這種多跨的中小跨度的橋梁采用1/6到1/8較為合適。該橋橋墩厚度基本在2.05~2.40 m之間變化,突出了橋梁的凝重渾厚感,但并不顯得笨重。
(3)橋梁立面裝飾設(shè)計(jì)
為了更能體現(xiàn)出現(xiàn)代上承式中小跨徑的鋼筋混凝土拱橋的古樸及莊重,此類(lèi)拱橋一般采用石材進(jìn)行貼面。尚賢河橋亦采用了石材進(jìn)行裝飾,裝飾設(shè)計(jì)主要分為兩大部分,包括橋體的石材貼面裝飾及石材小品點(diǎn)綴。如圖5所示,對(duì)鋼筋混凝土拱圈及橋體側(cè)面采用石材貼面。
圖5 橋體貼面裝飾圖
為了增添橋梁外立面活力,且弱化墩身尺寸,本設(shè)計(jì)在每個(gè)承臺(tái)頂面設(shè)有跳躍的花崗巖雕制的能?chē)娝庺~(yú);每個(gè)橋墩側(cè)面設(shè)有一個(gè)吸水獸頭。兩種小品的設(shè)置不僅增加橋梁的古樸感,更增添橋梁靜中有動(dòng)的情趣,如圖6所示。
圖6 橋墩裝飾實(shí)景圖
吳越路尚賢河橋作為無(wú)錫市新行政中心南側(cè)尚賢河濕地公園內(nèi)的一座標(biāo)志性橋梁,拱式建筑藝術(shù)呈現(xiàn)華夏民族特色,既體現(xiàn)了無(wú)錫歷史文化名城的風(fēng)韻,又象征著太湖新城的蓬勃發(fā)展,建成后的尚賢河橋構(gòu)成了太湖新城的又一亮點(diǎn)。