古典拱橋景觀與結構分析

□文/楊冬云 李 鈺

□李 鈺/天津市賽英工程建設咨詢管理有限公司。

古典拱橋景觀與結構分析

□文/楊冬云 李 鈺

古典拱橋線型流暢、景觀優美，越來越多地被運用在各種現代工程上。由于拱橋的受力特性，在拱腳處會產生巨大的水平力，因此對地質條件有嚴格要求。文章針對幾種拱橋結構，在滿足景觀的前提下，對結構進行了調整，使之滿足不同的地質條件。

古典拱橋；景觀；結構；水平反力

隨著我國經濟水平的不斷發展，基礎設施建設走上了一條快速發展的道路，相應地，橋梁景觀的要求也是越來越高，古典石拱橋也越來越多地被運用在各種現代工程上。由于古典拱橋的受力特點，在拱腳處會產生巨大的水平力，因此要求地質條件要特別好。本文以幾個實際工程為例，介紹在地質條件不是很好的地區建造古典拱橋結構。

懸臂式結構

拱橋一位于天津南運河上，河道寬約40m。為了與周邊環境相映襯，選中了拱橋型式，兩側各有一處鏤空，寓意為“兩只黃鸝鳴翠柳”。橋梁外側噴涂真實漆，配上漢白玉石材欄桿，與周邊環境渾然一體，別具風情。見圖1。

本橋主跨跨徑32m，橋位處均為粘土層，地質條件較差。場地埋深50.00m深度范圍內，地基土按力學性質分層見表1。

表1 土的承載力容許值 kPa

若按常規拱橋設計，將拱底部固結，下部基礎所受水平力將非常大，下部需要很多樁基，對工程造成浪費且受力也不太合理。考慮梁形結構和跨徑布置，本工程特地將橋梁從中間斷開，分成左右兩個單獨的個體，每個單體為墩梁固結的懸臂結構，并在后背側增加一些壓重，保證結構的平衡。這樣能消除下部結構水平力，既能滿足景觀需求，又使受力合理。

梁式結構

拱橋二為典型的古典拱橋橋型，主拱上增設小拱，既減輕自重，又能增加景觀效果。本拱橋主體為混凝土結構，在橋梁外側外掛石材，裝飾成石拱橋效果，配上漢白玉石材欄桿，顯得古典大氣，景觀效果極佳。見圖2。

該橋跨為25m＋35m＋25m＝85m，位于中新天津生態城，橋位所處地質條件較差。現場60m深度范圍內地層除上部填土外，以下為一般第四系沖積及海積層。地基土按力學性質分層見表2。

表2 土的承載力容許值 kPa

續表2

若按常規拱橋設計，將拱底部固結，下部基礎所受水平力將非常大，下部需要很多樁基，既存在隱患又浪費材料。由于是多跨，按照懸臂式結構處理會顯得非常凌亂，因此本橋在結構上做了一些特殊處理。由于本橋高程較高，因此將橋面板、立柱和拱圈澆注在一起，將上部結構做成一個整體，形成類似于變截面梁的結構并在每個墩位處設置支座，這樣在保證古典拱橋景觀的前提下，下部基礎受力也非常合理。這種處理的前提是橋下凈空較高，在滿足支座始終處于洪水位以上的情況下，還能滿足拱橋的線形，保證景觀效果。

拱結構

拱橋三是古典拱橋橋型，主橋為混凝土結構，在橋梁外側外掛石材，且在墩位處增設兩個小窗，為夜景燈光服務。橋梁線形優美，古香古色，意境悠遠，為周邊地塊增色不少。見圖3。

該橋跨徑18m＋24m＋18m＝60m，位于中新天津生態城，與拱橋二位于同一地塊，地質條件相同。若按照拱橋二的處理方法，將上部處理為梁式結構，與下部墩柱通過支座連接，雖然受力合理，可是由于此處橋下凈空較小，為了保證拱橋線型，支座將會被洪水淹沒，對結構造成隱患。因此，本橋處理為真實的拱橋受力形式，將墩梁固結。由于此處跨徑相對較小，這樣處理下部樁基用量會增大一些，雖然不是最理想情況，但為了保證景觀需要，也不失為一種解決途徑。

拱梁結合結構

拱橋四為西洋古典拱橋，造型高貴典雅，婀娜多姿，別具特色。橋梁的建筑裝飾方案借鑒于法國巴黎的亞歷山大三世橋的風格，橋頭雕像用西洋古典表現形式，取意中國傳統題材：青龍、白虎、朱雀、玄武，寓意為東西南北四方平安；橋墩雕像為盤龍，橋欄柱基上為四尊舞姿各異的樂女。

該橋為舊橋改造，在舊橋兩側各新加了一座鋼結構橋。由于外部裝飾結構較多，重量很大，若將外部裝飾結構直接外掛在新建鋼箱外側，在各種不利情況下，可能引起新建鋼箱結構不穩定，甚至發生支座脫空或是傾側，因此，經過多方討論，最終新建一個裝飾拱，既拱橋四，裝飾拱與主橋分離，不承擔主橋的各種荷載，只承擔自重和裝飾重量。

裝飾拱跨徑為24m+45m+24m＝93m，中墩拱腳通過植筋與舊橋承臺固結，邊墩拱腳釋放水平約束,整體形成中跨為拱，邊跨為梁的受力形式。見圖4和圖5。

結語

古典拱橋線型優美、形態各異，景觀效果突出，在現代橋梁建設中有舉足輕重的作用。本文根據一些實際工程，對拱橋的處理方法及特點進行一些簡單的闡述，希望能為設計人員提供一些參考。

[1]范立礎．橋梁工程[M]．北京：人民交通出版社，2004.

[2]項海帆．高等橋梁結構理論[M]．北京：人民交通出版社，2000.

U443.23

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1008-3197（2010）06-54-02

2010-09-27

楊冬云/男，1978年出生，工程師，天津城建設計院有限公司，從事橋梁設計工作。

□李 鈺/天津市賽英工程建設咨詢管理有限公司。