紹興市迪蕩湖環(huán)湖橋梁總體設(shè)計

胡繼銘，陳 亮，王志君

（紹興市城市建筑設(shè)計院有限公司，浙江紹興 312000）

1 工程概況

紹興位于杭州灣經(jīng)濟(jì)圈南部邊緣，交織在滬杭甬三角區(qū)強大的經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)之中。紹興區(qū)域由越城組團(tuán)、柯橋組團(tuán)、袍江組團(tuán)組成，其中越城組團(tuán)為紹興的政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心，歷史文化名城。迪蕩新城位于越城區(qū)東北角，已逐步建設(shè)成為紹興的新興商務(wù)商貿(mào)中心，成為紹興目前的新名片之一。迪蕩湖就坐落在新城北側(cè)，是紹興市城區(qū)六大湖區(qū)之一。

規(guī)劃通過對周邊區(qū)域的分析，對迪蕩湖的城市功能進(jìn)行定位，提出了把越城片區(qū)YC-03單元（迪蕩湖區(qū)塊）建設(shè)成為現(xiàn)代化的城市公園作為規(guī)劃目標(biāo)。詳細(xì)規(guī)劃對迪蕩湖區(qū)域的總體布局結(jié)構(gòu)可以概括為“一核一帶、二環(huán)五區(qū)”。“一核”：迪蕩湖公園中心湖面的“蝶彩飛揚”大型噴泉組景；“一帶”：環(huán)公園主要水面規(guī)劃布置環(huán)湖景觀帶；“兩環(huán)”：圍繞公園大小兩個湖面分別構(gòu)筑一條具有公共性和開放性的環(huán)形主干道路；“五區(qū)”：5個功能區(qū)（風(fēng)尚居住區(qū)、度假休閑區(qū)、文化體驗區(qū)、激情游樂區(qū)和健康漫步區(qū)）。圖1為迪蕩湖區(qū)域規(guī)劃鳥瞰圖。

圖1 迪蕩湖區(qū)域規(guī)劃鳥瞰圖

2 主要設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）道路等級：城市支路；

（2）設(shè)計荷載：城－B級，人群荷載按照《城市橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ 77—1998）的第4.1.9條之規(guī)定取用；

（3）河道規(guī)劃：規(guī)劃常水位3.90 m，規(guī)劃河底標(biāo)高1.50 m；

（4）通航等級：九級航道，通航孔梁底標(biāo)高不小于7.13 m；

（5）橋面寬度：根據(jù)路面寬度1.5 m（人行道）+4.5 m（機非混行車道）+4.5 m（機非混行車道）+1.5 m（人行道）=1.2 m及橋型而定；

（6）設(shè)計洪水頻率：1/100。

3 設(shè)計目標(biāo)及要求

（1）通過深入理解迪蕩湖區(qū)塊控制性詳細(xì)規(guī)劃，參考各規(guī)劃建筑的高度，使每座橋梁在使用功能上安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，滿足其通航及泄洪要求。

（2）要使每座橋梁根據(jù)不同的景觀要求分別設(shè)計，將橋梁設(shè)計成為局部區(qū)域的標(biāo)識性建筑，做到一橋一景，符合城市公園景觀要求。

（3）將紹興的人文精神與環(huán)境結(jié)合起來，在橋梁結(jié)構(gòu)形式上力求新穎，融于自然，體現(xiàn)出紹興作為正在崛起的新興城市的風(fēng)貌以及歷史文化名城的文化內(nèi)涵。

（4）要求橋梁造型上有創(chuàng)意，技術(shù)上有創(chuàng)新，總體布置有亮點，讓人們能耳目一新。

4 橋梁設(shè)計方案

4.1 環(huán)湖1號橋

環(huán)湖1號橋位于整個區(qū)塊北部，為外灣與東北側(cè)東湖鎮(zhèn)水系聯(lián)系的通道。

該方案采用鋼結(jié)構(gòu)拱梁組合體系拱橋，空間四索面吊桿，下承式的系桿拱橋，邊跨鋼箱梁與中跨拱梁結(jié)構(gòu)剛性連接，形成三跨連續(xù)結(jié)構(gòu)，跨徑布置為20 m+75 m+20 m=115 m，橋梁全長120.2 m。主跨兩根拱肋平面向外側(cè)傾斜，兩條拱肋對稱布置；橋面寬度14.8～31 m，機非混行車道寬為9 m，主跨橋面中間5 m鏤空。人行道由橋頭位置寬2.5 m按曲線漸變到主跨跨中位置寬5.5 m,設(shè)置成觀景式人行道；主跨人行道外側(cè)設(shè)置2 m的吊桿錨固區(qū)。兩根拱肋為傾斜的鋼箱結(jié)構(gòu)，拱平面與水平面夾角均為15°，拱軸線為二次拋物線，拱肋的跨度為75 m，拱矢跨比為1/4，拱圈在豎直平面內(nèi)的投影高度為18.11 m。拱肋為等截面的矩形，拱肋寬1.2 m，高1.6 m，頂?shù)装搴?2 mm，腹板厚20 mm。沿拱軸線方向每隔2 m設(shè)置一道橫隔板，橫隔板厚16 mm，加勁肋均采用一字形鋼板，厚16 mm。

主梁采用鋼箱梁結(jié)構(gòu)，梁高1.3 m,梁寬為14.8～27 m,按照曲線變化。車行道橋面結(jié)構(gòu)為2×5.5 m寬的正交異性板鋼箱梁，頂?shù)装鍨閹肋的正交異性板,其他部分為帶板肋的正交異性板。鋼箱梁頂?shù)装搴?6 mm，腹板厚16 mm。沿拱軸線方向每隔2.5 m設(shè)置一道橫隔板，橫隔板厚16 mm。

吊桿采用低應(yīng)力防腐新型成品索體，拉索采用高強鍍鋅鋼絲。吊桿間距為5 m，共設(shè)置44根吊桿。吊桿與拱肋、鋼箱梁之間通過耳板連接。

橋墩采用三立柱，立柱尺寸1.6 m×1.6 m，橋臺采用U型橋臺。均采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ),橋墩采用直徑1.2 m鉆孔灌注樁，橋臺采用1.0 m直徑鉆孔樁。

方案簡評：該橋的結(jié)構(gòu)新穎，外形美觀。雙拱，這對拋物線結(jié)構(gòu)是由單個矩形鋼箱構(gòu)成，向上傾斜構(gòu)成張開的形狀，兩個拱頂間水平距離9.8 m，觀光式人行道的圓弧曲線融于橋梁整體美觀效果之中，橋梁順、橫向均對稱設(shè)計，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去，猶如一只彩蝶在迪蕩湖上翩翩起舞，故又名為“蝴蝶橋”（見圖2）。

圖2 環(huán)湖1號橋效果圖

4.2 環(huán)湖2、3號橋

環(huán)湖2號橋與3號橋位于整個區(qū)塊南部，與現(xiàn)狀梅龍湖和平水東江相聯(lián)。根據(jù)控規(guī)內(nèi)容了解，環(huán)湖2號橋及3號橋所處景觀帶為健康漫步帶與風(fēng)尚景觀帶，相距較近。為使景觀帶有機結(jié)合，不給人造成視覺上的不舒適感，從大局考慮采用創(chuàng)新思想，將兩座橋梁進(jìn)行統(tǒng)一組合設(shè)計，使兩座橋既相互呼應(yīng)又相輔相成（見圖3）。

圖3 環(huán)湖2、3號橋日景透視效果圖

（1）環(huán)湖2號橋

環(huán)湖2號橋為跨徑20 m+75 m+45 m的自錨式獨塔懸索-斜拉協(xié)作體系橋，橋梁全長145.2 m。中跨采用懸索結(jié)構(gòu)，主纜為空間雙索面，主纜在主跨梁端通過散索套分7束錨固在輔跨橫隔梁上，主塔另一側(cè)采用5根斜拉索平衡主纜拉力，主墩處塔墩梁固結(jié)。橫斷面布置為：2.0 m（錨索區(qū)）+1.5 m（人行道）+9.0 m（機非混行車道）+1.5 m（人行道）+2.0 m（錨索區(qū)）=16 m。

主梁采用箱型截面混合梁，中跨45 m范圍采用鋼箱梁，其余部分采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁。混凝土梁段采用單箱雙室變高箱梁，標(biāo)準(zhǔn)段中心處梁高1.8 m，輔墩支點處加高至2.5 m，主墩支點處加高至2.8 m。鋼箱梁縱向5 m一節(jié)，鋼箱梁外形與混凝土梁一致，吊桿錨固于鋼箱梁兩側(cè)風(fēng)嘴的橫隔板上。主跨預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁與鋼箱梁結(jié)合段為全截面填充混凝土，結(jié)合段長1.6 m，在鋼箱梁預(yù)埋段設(shè)置剪力釘，并設(shè)置縱向預(yù)應(yīng)力，確保鋼箱梁與混凝土梁傳力連續(xù)。

鋼結(jié)構(gòu)拱塔在橫橋向為橢圓形拱，在縱橋向橢圓形拱分別向斜拉跨傾斜20°。拱塔從承臺頂起算，塔高43.3 m，橋面以上高為35 m，橋面以下高為8.3 m。塔身截面分為2種，塔頂9.5 m范圍內(nèi)為鋼箱截面，其余部分拱塔內(nèi)部灌注混凝土成為鋼箱混凝土截面。

主纜由工廠預(yù)制的高強鍍鋅平行鋼絲索股（PPWS）組成，主纜的鋼絲直徑為5.3 mm，抗拉強度不小于1670 MPa，每束股由127根高強鋼絲組成規(guī)則的正六邊形截面，每根主纜共7股。主纜線形的選取是懸索橋總體設(shè)計的重要考慮因素，主跨主纜的矢跨比為1∶6，主纜索股錨頭采用套筒式熱鑄錨，在鑄鋼制成的錨杯內(nèi)，澆鑄鋅銅合金填料。

斜拉索采用雙層HDPE防護(hù)的低應(yīng)力防腐拉索，由55根直徑7 mm的平行鋼絲組成，每側(cè)每錨固點布置2根。斜拉索在塔上設(shè)置鋼錨箱與主塔側(cè)壁相連接，另一側(cè)錨于邊跨混凝土主梁上。斜拉索在混凝土梁上張拉，主梁上索距5 m。

全橋共設(shè)置16對柔性吊桿，吊索采用高強鍍鋅鋼絲平行集束為索體，吊索索體為43ф5.1的鍍鋅高強鋼絲，所有吊索的上端與索夾連接采用鉸銷接頭。鉸銷均配有DU復(fù)核襯套，以保證鉸銷接頭的靈活性和耐擠壓性能。下接頭采用錨固錨頭直接錨固在主梁的錨箱上，且設(shè)置球面錨墊板，以便于適應(yīng)吊索的變形。

拱塔基礎(chǔ)承臺為啞鈴形承臺，全長27.7 m，寬17.1 m，厚3.5 m，系梁寬5 m。采用群樁基礎(chǔ)，承臺下設(shè)置30根φ150 cm的鉆孔灌注樁；輔助墩采用花瓶狀柱式墩，φ150 cm的鉆孔樁基礎(chǔ)；橋臺采用重力式U型橋臺，φ100 cm的鉆孔灌注樁，臺后設(shè)置搭板。

（2）環(huán)湖3號橋

環(huán)湖3號橋方案一為跨徑15 m+48 m+25 m的自錨式獨塔懸索-斜拉協(xié)作體系橋，橋梁全長93.2 m。中跨采用懸索結(jié)構(gòu)，主纜為空間雙索面，主纜在主跨梁端通過散索套分7束錨固在輔跨橫隔梁上，主塔另一側(cè)采用4根斜拉索平衡主纜拉力，主墩處塔墩梁固結(jié)。橫斷面布置為：2.0 m（錨索區(qū)）+1.5 m（人行道）+9.0 m（機非混行車道）+1.5 m（人行道）+2.0 m（錨索區(qū)）=16 m。

主梁采用箱型截面混合梁，中跨28 m范圍采用鋼箱梁，其余部分采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁。混凝土梁段采用單箱雙室變高箱梁，標(biāo)準(zhǔn)段中心處梁高1.2 m，輔墩支點處加高至1.6 m，主墩支點處加高至2.0 m。鋼箱梁縱向3.5 m一節(jié)，鋼箱梁外形與混凝土梁一致，吊桿錨固于鋼箱梁兩側(cè)風(fēng)嘴的橫隔板上。主跨預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁與鋼箱梁結(jié)合段為全截面填充混凝土，結(jié)合段長1.6 m，在鋼箱梁預(yù)埋段設(shè)置剪力釘，并設(shè)置縱向預(yù)應(yīng)力，確保鋼箱梁與混凝土梁傳力連續(xù)。

鋼結(jié)構(gòu)拱塔在橫橋向為橢圓形拱，在縱橋向橢圓形拱分別向斜拉跨傾斜20°。拱塔從承臺頂起算，塔高27.47 m，橋面以上高為20.07 m，橋面以下高為7.4 m。塔身截面分為2種，塔頂9.5 m范圍內(nèi)為鋼箱截面，其余部分拱塔內(nèi)部灌注混凝土成為鋼箱混凝土截面。

主纜由工廠預(yù)制的高強鍍鋅平行鋼絲索股（PPWS）組成，主纜的鋼絲直徑為5.3 mm，抗拉強度不小于1670 MPa，每束股由73根高強鋼絲組成規(guī)則的正六邊形截面，每根主纜共7股。主纜線形的選取是懸索橋總體設(shè)計的重要考慮因素，主跨主纜的矢跨比為1∶6，主纜索股錨頭采用套筒式熱鑄錨，在鑄鋼制成的錨杯內(nèi)，澆鑄鋅銅合金填料。

斜拉索采用雙層HDPE防護(hù)的低應(yīng)力防腐拉索，由55根直徑5 mm的平行鋼絲組成，每側(cè)每錨固點布置2根。斜拉索在塔上設(shè)置鋼錨箱與主塔側(cè)壁相連接，另一側(cè)錨于邊跨混凝土主梁上。斜拉索在混凝土梁上張拉，主梁上索距3.5 m。

全橋共設(shè)置10對柔性吊桿，吊索采用高強鍍鋅鋼絲平行集束為索體，吊索索體為43ф5.1的鍍鋅高強鋼絲，所有吊索的上端與索夾連接采用鉸銷接頭。鉸銷均配有DU復(fù)核襯套，以保證鉸銷接頭的靈活性和耐擠壓性能。下接頭采用錨固錨頭直接錨固在主梁的錨箱上，且設(shè)置球面錨墊板，以便于適應(yīng)吊索的變形。

拱塔基礎(chǔ)承臺為啞鈴形承臺，全長26.1 m，寬11.8 m，厚3 m，系梁寬5 m。采用群樁基礎(chǔ)，承臺下設(shè)置24根φ120 cm的鉆孔灌注樁；輔助墩采用花瓶狀柱式墩，φ120 cm的鉆孔樁基礎(chǔ)；橋臺采用重力式U型橋臺，φ100 cm的鉆孔灌注樁，臺后設(shè)置搭板。

方案簡評：纖細(xì)的主纜、拉索高掛塔頂，懸垂于藍(lán)天白云之間，陽光下如金龍行空，翩翩起舞，描繪出溫柔精巧，流暢活潑的主旋律；夜幕下，點點燈飾勾繪出在星空流動的彩練，這正是極富有心理感召力的曲線奏出的無聲交響曲，令觀者陶醉，心曠神怡，浮想聯(lián)翩。

環(huán)湖2號、3號橋組成非對稱體系的橋梁，左右一大一小，索塔傾斜，造型新穎，符合當(dāng)今追求個性解放、突出創(chuàng)新變革的社會潮流。兩座橋梁在不平衡中求得力的均衡，在不穩(wěn)定中求得功能的穩(wěn)定，在靜態(tài)中蘊含動態(tài)形象，不是雕塑勝似雕塑，顯示出人類社會發(fā)展的特點，也是設(shè)計者的獨具匠心（見圖4）。

圖4 環(huán)湖2、3號橋夜景鳥瞰圖

4.3 環(huán)湖4號橋

環(huán)湖4號橋位于城市公園兩湖交界處。該方案橋型跨徑布置為（13+3×40+13）m，全橋長150.8 m。其中，主橋采用三跨斜跨拱（拱斜長約42.0 mm），兩側(cè)引橋均采用單跨13 m鋼筋混凝土箱梁（見圖5）。

圖5 環(huán)湖4號橋日景鳥瞰效果圖

主橋拱肋為三連續(xù)下承式斜跨拱，斜挎拱拱軸線為二次拋物線，拱計算跨徑約42.0 m（順橋向投影長度為37.0 m，橫橋向投影長度為20.0 m），拱高18.7 m，矢跨比為1/2.25。拱肋截面形式為矩形，結(jié)構(gòu)采用變高度鋼箱梁的結(jié)構(gòu)形式，拱冠處截面1.5 m×0.9 m，拱腳處截面為1.5 m×1.2 m，另拱腳處拱肋外包15 cm厚的混凝土，以滿足鋼結(jié)構(gòu)防腐要求。

主橋上部結(jié)構(gòu)采用等截面鋼筋混凝土連續(xù)梁的結(jié)構(gòu)形式，梁高1.25 m，箱梁單側(cè)挑臂為1.0 m；箱梁與吊桿結(jié)合處吊桿橫梁的截面尺寸為1.25 m×1.0 m，長度為15 m，單側(cè)懸挑長度為1.25 m。

主梁下部橋臺為重力式結(jié)構(gòu)，橋墩采用拱梁結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式，與上部拱肋造型相映相承，下部基礎(chǔ)均采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

方案簡評：該橋型方案整體風(fēng)格簡潔、典雅，斜跨拱的拱肋線型流暢、富有變化，整體造型更像是一個橫向承載的彎曲建筑，而并非傳統(tǒng)的拱形橋。這種變化及橋整體上的不對稱，形成了一個生機盎然的結(jié)構(gòu)，不論是遠(yuǎn)觀或穿行，都會被其自身變化的形式所吸引。

單片斜挎拱設(shè)置6對空間吊桿，吊桿的不對稱布置成扇形展開，橋面的每一邊連接到不同的半拱處，將橋面上的空間封閉起來，凸顯了該方案的特殊造型。站在橋頭看，拱肋恰似一古樸素雅的琴，錯落交織的吊桿就像在躍然琴上的弦，音樂韻律油然而生（見圖6）。

圖6 環(huán)湖4號橋黃昏景透視效果圖

4.4 環(huán)湖5號橋

環(huán)湖5號橋位于區(qū)塊東南側(cè)，向東與平水江相連。區(qū)塊內(nèi)多為自然景觀帶，成為公園的天然氧吧。該方案為三跨上承式鋼管桁架橋，跨徑布置為26 m+36 m+26 m=88 m，橋梁全長93.2 m，橋面寬度為1.5 m（人行道）+9 m（機非混合車道）+1.5 m（人行道）＝12m。

上部結(jié)構(gòu)為三跨等截面桁架梁，梁高為2.25 m，由上下弦桿、腹桿、橫向系桿、橋面系組成。整個截面由3根上弦桿、4根上弦桿組成主桁，上下弦桿均為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，上弦桿外徑30 cm，管壁12 mm，埋置于橋面板中；下弦桿外徑45 cm，管壁16 mm。等截面無縫鋼管腹桿、橫向連系桿間距均為2.25 m，與上下弦桿焊接成空間桁架。4根上弦桿之間采用剛度較大的預(yù)應(yīng)力混凝土橋面板橫向連接，板厚25 cm,提高了橋梁的整體性能，使橋面板與鋼管更好地結(jié)合，共同參與結(jié)構(gòu)受力。

橋墩采用雙柱造型橋墩，立柱尺寸1.0 m×1.0 m，采用U型橋臺，均采用直徑1.0 m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

方案簡評：空間鋼管桁架結(jié)構(gòu)外形通透、立體感強，、新穎美觀、造型均衡，具有現(xiàn)代感和創(chuàng)新思想。同時，由于結(jié)構(gòu)非常輕柔，配以銀白色，更顯得輕盈透明，給人“鬧市中的寧靜”的感覺（見圖7）。

圖7 環(huán)湖5號橋日景透視效果圖

5 結(jié)語

迪蕩湖環(huán)湖5座橋梁設(shè)計構(gòu)思新穎，結(jié)構(gòu)布局合理美觀，與環(huán)境優(yōu)美的湖區(qū)和諧統(tǒng)一。梁與拱的應(yīng)用，索與塔的結(jié)合，不拘一格，單用、混合用、連續(xù)用等多變化、多形色、多功能的橋梁，真可說“姿容可留千秋貌，未必河梁一樣形”。做到一橋一景，符合迪蕩湖區(qū)城市公園的景觀要求，同時也豐富了紹興的橋文化。

[1]鄭振飛.建筑人文的守望[M].北京：作家出版社，2000.

[2]伊德蘭.鄧文中與橋梁——中國篇[M].北京：清華大學(xué)出版社,2006.

[3]陳艾榮，盛勇，錢鋒.橋梁造型[M].北京：人民交通出版社,2005.

[4]徐風(fēng)云,陳德榮.橋梁審美原理[M].北京：人民交通出版社,2007.

[5]王蔚秋.說橋[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社,2011.