某景觀斜拉橋設計要點

林茂

（天津城建設計院有限公司，天津市 300122）

某景觀斜拉橋設計要點

林茂

（天津城建設計院有限公司，天津市 300122）

某景觀斜拉橋為編花索面弧形鋼塔斜拉橋，通過與常規斜拉橋進行對比分析，對編花索面弧形鋼塔斜拉橋設計要點進行論述，介紹了方案設計創意過程、合理成橋索力的判定、斜拉索上下錨點的設計等問題。

編花索面；弧形鋼塔；景觀斜拉橋；成橋索力

0 引言

某景觀橋梁為編花索面弧形鋼塔斜拉橋（見圖1），跨徑布置為100 m+100 m=200 m，橋寬40 m，為鋼梁鋼塔支承體系獨塔斜拉橋，塔高80 m，梁高2.5 m。編花索面有別于傳統斜拉索布置，構思新穎，具有強烈的韻律感和美感。弧形鋼塔外形似弓，寓意豐富，景觀效果突出，為城市的地標工程。本文根據該景觀斜拉橋的特點，對合理成橋索力、斜拉索的錨固、塔梁受力狀態等問題進行論述。

圖1 橋梁效果圖

1 方案設計創意過程

本橋處于中心城區，長約200 m，設計伊始即定位為城市景觀橋梁。與常規意義上的公路橋梁不同，城市橋梁倡導力學與美學的統一，景觀與環境的協調，突出橋梁文化內涵和以人為本的設計思想。“城市橋梁”新概念強調，在滿足交通功能的基礎上，也要考慮橋梁的景觀效果，設計原則與理念如下：

（1）安全、適用、經濟、美觀(突出)。

（2）橋型選擇因地制宜，嘗試城市橋梁的多樣性。

（3）融入建筑美學元素，與周邊環境協調。

（4）以人為本，強調人的體驗。

除此之外，根據要求，本橋還應表現出以下幾個方面的特質：

（1）造型新穎，具有地標性。該地區新建橋梁應該體現一個“新”字，造型要別致、新穎；同時還需要具有一定的地標性，展現城市發展的深刻含義。

（2）象征和平與友誼。橋位處于三省交界地區，是商品物資的重要集散地，每天迎接八方客人。橋梁應具有大氣、開放的姿態，象征著和平與友誼。

（3）增加城市魅力。該橋為中華民族紅山文化和富河文化的發祥地之一，修建橋梁時應力求精美，同時表達深刻的文化內涵，不僅提供方便的交通，而且應具有極高的觀賞價值及吸引力，增加城市魅力。

（4）展現城市經濟技術發展水平。該地區的橋梁還應該向國內外人們展示城市的經濟實力及科學技術的先進水平。

本著以上思路及原則，根據當地“草原雄鷹”的文化底蘊，創意“草原雄鷹”的橋梁方案，創意過程如圖2所示。

本橋采用開放式橋塔，橋塔向上伸展，利用將近100 m的高度，聳立云霄，體現市政府改革開放的決心，也表達了對外開放的熱情；橋側向上伸展的塔柱，宛若張開的雙臂，敞開懷抱，歡迎八方來客；為了消除傳統斜拉橋平行索那樣的呆板，使拉索更具時代特色，通過有規則的編排，吊索空間交叉，看似凌亂，實則有序，整體形成一張順暢、柔美的空間曲面，符合和諧之美。

圖2 橋梁方案創意過程

2 合理成橋索力研究

在斜拉橋中，斜拉索的存在使橋梁整體設計變得復雜。索力的大小對結構的影響很大，因此合理地確定索力，使斜拉橋處于合理受力狀態是設計中的關鍵問題。現階段合理成橋索力的優化方法主要有以下3種：剛性支承連續梁法、彎曲能量最小法、彎矩平方和最小法。

本橋與傳統斜拉橋不同，編花索面配合弧形鋼塔景觀效果突出的同時，存在承載效率不高的問題，如主塔為弧形鋼塔，使得主塔為壓彎構件，彎曲效應明顯；斜拉索為編花索面，遠端斜拉索存在與水平向夾角小、豎向分力小的問題。因此，從結構體系來講，本橋更接近于索輔梁體系，有必要研究作用，尤其是恒載作用在索塔和主梁之間的分配比例。

合理成橋索力的判定標準如下：

（1）主塔、主梁及斜拉索的強度、剛度、穩定性等指標均滿足規范要求。

（2）橋梁總體造價最低。

以上述兩項判定標準為目標進行試設計，按照斜拉索分擔不同恒載比例進行試算，最終得到最經濟合理的成橋索力以及對應的塔梁設計參數。經試算，本橋斜拉索分擔60%恒載重量時，橋梁總體造價最低。

3 斜拉索錨固設計

本橋斜拉索在順橋向、橫橋向上與塔梁的夾角變化范圍遠超常規斜拉橋，近塔端1、2號斜拉索與豎向夾角為10°、17°，遠塔端11、12號斜拉索與水平向夾角為21°、17°，拉索錨固構造設計較難處理，為便于施工，分別對斜拉索的上下吊點進行詳細設計，具體如下。

3.1 外置式鋼錨箱上吊點設計

1、2號斜拉索與主塔豎向夾角過小，穿過塔壁錨固存在設計及施工方面困難，同時，1、2號斜拉索距離主梁中支點較近，斜拉索索力對減小主梁受力效果不顯著，但由于處于弧形鋼塔的頂端，索力會大幅增加鋼塔彎矩，因此1、2號斜拉索設計成橋索力較小，約10 t。同時，從便于施工的角度考慮，采用外置式鋼錨箱錨固，結構組成如圖3所示。

圖3 外置式鋼錨箱上吊點示意圖

3.2 內置式鋼錨箱上吊點設計

內置式鋼錨箱具有傳力順暢、耐久性好等優點，適用于大噸位斜拉索錨固，3～12號斜拉索成橋索力較大、疲勞應力幅值較大，因此采用內置式鋼錨箱錨固于主塔，結構組成如圖4所示。

3.3 鋼錨箱式下吊點設計

鋼錨箱式下吊點由錨墊板、承壓板、腹板、加勁肋、補強板等板件組成，構造受力和傳力機制明確合理，為傳統的索梁錨固方式之一，適用范圍廣泛，本橋鋼錨箱式結構組成如圖5所示。

4 結語

一些特殊結構橋梁具有景觀效果好、寓意豐富的優點，成為城市橋梁的地標性建筑，在景觀效果突出的同時，帶來了設計、施工中的難題以及整體橋梁造價上的提高。在城市橋梁設計中，如何兼顧美觀和經濟兩個方面成為景觀橋梁設計不可避免的問題，本文為編花索面弧形鋼塔斜拉橋設計提供借鑒。

圖4 內置式鋼錨箱上吊點示意圖

圖5 鋼錨箱式下吊點示意圖

[1]尹德蘭.鄧文中與橋梁——中國篇[M].北京：清華大學出版社，2006.

[2]項海帆.橋梁概念設計[M].北京：人民交通出版社，2011.

挪威政府決定建造世界上首條船舶隧道

從1874年開始提議建造到獲得批準正式開建，世界上首條船舶隧道的開建經歷了漫長的144年。

經過逾一個世紀的辯論，挪威政府近日正式決定在西部斯塔蘭訥半島附近一座645 m高的山下進行鉆鑿，興建全球首條供船舶航行的隧道“斯塔蘭訥船隧道”。建成后，船舶全年均可安全及直接地航行于挪威海及北海之間，連接沿海城市卑爾根及奧勒松。

隧道中心高度在海平面以上33 m、深度在海平面以下12 m。船寬限17 m，長限20 m。按設計,隧道長1.7 km、寬36 m、高45 m，最大可通航1.6萬噸級船舶。隧道定于2018年開工，2029年完工，預計耗資27億挪威克朗（約合22.08億元人民幣）。

隧道建成后，預計每天來往船舶達60艘。隧道將安裝通風系統以稀釋NOx（氮氧化物）之類的有毒氣體及驅散火災造成的濃煙。

挪威打算建造船舶隧道的建議最早出現于1874年一篇報紙文章中，引發各方提出包括興建鐵路等其他不同建議，以避免惡劣天氣造成人命損失。自二戰結束，斯塔蘭訥半島海域共發生46宗海難，導致33人死亡，當地一直有聲音要求興建隧道。挪威政府在進行大量研究衡量利弊后決定正式興建。

斯塔蘭訥半島北接挪威海，南鄰北海，為當地旅游勝地。挪威海岸有不少峽灣，由于氣候惡劣，長年強風伴隨驚濤駭浪，水流湍急，船舶須等候海面較平靜后才能行駛，常導致船期延誤，造成挪威政府巨大損失。除導致船舶航行不便，海面出現暴風雨時經常釀成人命事故。

挪威海岸曲折破碎，海灣深入內陸，為典型峽灣地形，全國僅3%可耕土地，漁業及海上運輸業為其經濟命脈。過去由于岸與岸間的聯絡被峽灣所阻隔，路況蜿蜒險惡，為解決此難題，挪威政府開始鉆鑿堅硬花崗巖，建造相通兩岸的隧道，所以挪威擁有世界一流的鉆山技術。

這里山體異常堅固，開挖運河不僅成本更高，還會破壞當地環境。但挪威人自有一套與自然共存的生存法則，數千年來峽灣地仍能保存著原始清新的風貌，很少遭到人為破壞。即使地勢險要，村落與村落就算僅有一水之隔，交通不便，挪威人卻寧可繞遠路或等候渡輪也不愿隨意架橋造路破壞自然景觀。

當地媒體認為，隧道落成后，不僅能縮短通航時間、降低通航成本、減少航行事故，還能在極端天氣成為船只“避風港”，而隧道本身也會成為當地新景，吸引更多游人。

U448.27

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1009-7716（2017）04-0107-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.04.031

2017-01-06

林茂（1979-），男，四川南充人，高級工程師，從事橋梁設計與管理工作。