城市軌道交通橋梁創新設計及策略

涂 海 王 波/重慶市軌道交通設計研究院有限責任公司

城市軌道交通橋梁創新設計及策略

涂 海 王 波/重慶市軌道交通設計研究院有限責任公司

隨著我國城市化進程的飛速發展，城市軌道交通高架橋梁因工程投資省、建設工期短等優勢成為城市公共交通發展的重要構成部分，它的出現緩解了城市交通形形色色的壓力問題，也對其沿線景觀帶來了不容忽視的影響，研究軌道交通高架橋梁景觀美學設計意義重大。本文結合重慶軌道交通1號線沙大段地理位置、線路走向、周圍環境和景觀美學等因素，建議標準梁采用景觀效果好，降噪明顯的單線U梁并置方案。墩柱采用圓形截面墩柱，橋梁的整體比例關系采用均方根系列作為依據。同時，從景觀角度分析，墩高和橋梁的跨度適宜比例為1：2.5左右，為相似工程橋梁景觀設計提供參考。

城市軌道交通；高架橋梁；景觀美學設計；標準梁；橋墩；橋跨

一、軌道交通高架橋梁的特點及其景觀設計應考慮的因素

1.橋梁自身的功能需求 。

由于橋墩變形引起的鋼軌附加應力將對行車安全造成影響，甚至出現鋼軌破壞的嚴重問題，因此地鐵設計規范明確了橋墩的最小線剛度要求。

2.橋梁合理的尺度和細部刻畫 。

橋梁因其自身結構特點往往是粗線條的，細部缺失，尺度感差。我們在考慮橋梁功能及使用設計的同時，需要注重建筑尺度和細部的刻畫。在設計中根據人的視覺要求來平衡各種要素之間的關系，注重各部件之間的連接，力求實現統一、均衡。使橋梁在具有宏大氣魄的同時，又具有溫暖而和諧的親和力。

3.橋梁的材質和色彩 。

材質和色彩雖是依附于大的建筑空間和細部尺度的表皮，但卻是給人直接印象的重要元素。材質和色彩猶如人的衣著，合理的搭配則會顯得得體，與建筑空間相得益彰，形成完整優美的景觀效果。

二、城市軌道交通高架橋梁景觀美學設計

（一）標準梁構造形式及景觀設計

1.單線U梁并置方案 。

橋梁上部結構采用兩片單線U梁并置，U梁高1.8m，梁體內、外側腹板均采用流線弧形外觀。方案優點：建筑高度低，U型梁比箱梁建筑高度低1.5m左右，有利于立交跨越；結構受力的主梁上翼緣可兼做檢修及旅客緊急疏散通道，下部空間可布置通信、信號、電力電纜等管線，截面利用率高；采用分片預制，對吊裝設備起吊能力要求低，可采用小型架橋機橋上運架，也可采用橋下運輸、整孔吊裝的架設方法，運架方式靈活；降噪效果好，對比其他箱形梁，U梁腹板具有阻隔輪軌噪音的作用，U梁沒有列車振動引起的箱梁體內的混響噪音；U梁為開口斷面，方便后期維修檢查。方案缺點：橫向剛度相對較弱，動力特性稍差，但仍可滿足規范要求；在渡線區段及較大跨度節點橋處，需轉換梁型；墩頂蓋梁橫向尺寸較大，需施加預應力。

2.組合箱梁方案 。

橋梁上部結構采用組合箱梁截面，箱梁高1.8m，箱梁腹板采用斜腹板。方案優點：組合箱梁，受力清晰，施工工藝成熟；采用分片預制，對吊裝設備起吊能力要求低，可采用小型架橋機橋上運架，也可采用橋下運輸、整孔吊裝的架設方法，運架方式靈活。方案缺點：結構整體剛度較弱，行車動力條件稍差；受跨越能力限制，跨越較大的城市道路及河流處需設整體箱梁；后期橋面板、橫隔板的澆筑工作量較大；橋面設置擋板及聲屏障后，體量較大，側向視野阻擋較嚴重；梁高較低，箱梁內部空間狹窄，不便運營維護。

3.單箱單室箱梁方案 。

橋梁上部結構采用單箱單室箱梁截面，梁高1.8m，箱梁腹板采用斜腹板。方案優點：單箱單室箱梁截面結構整體性好，剛度大，徐變上拱小，結構動力性能好；跨越能力強，適應跨路口的需要；適應性好，可方便的用于區間曲線、渡線段。方案缺點：梁體自重較大，運架設備的要求較高；橋面設置擋板及聲屏障后，體量較大，側向視野阻擋較嚴重；梁高較低，箱梁內部空間狹窄，不便運營維護。

綜合分析，以上三個方案各有優缺點，均為可行方案。但結合線路沿線周邊環境及景觀效果等因素綜合考慮，該段高架橋梁推薦采用景觀效果好，降噪明顯的單線U梁并置方案。

（二）墩柱景觀美學設計

橋墩作為承重結構，是高架橋梁的重要組成部分，對于城市軌道交通橋梁，由于所處位置的特殊性以及大范圍連續布置，使得其極易進入人們的視線，成為關注的重點。本工程比選了矩形、正方形、圓形等多種形式的橫截面。在橫截面面積相等的情況下，圓形橋墩對視線的通透性影響最小，其次是正方形橋墩，矩形橋墩在不同視角方向對視線通透性有不同程度的遮擋，并且程度大于前兩者。圓形截面墩柱與梁部流線形外觀協調性好，整體景觀效果好。矩形截面墩柱線條流暢，棱角分明，受力較好。矩形截面墩柱，墩頂采用“Y”形，墩頂蓋梁可按鋼筋混凝土結構設計，減少了預應力鋼束，施工簡便，但此墩形適應墩高的能力較差。綜合分析，本線高架橋梁推薦采用景觀效果好的圓形截面墩柱。

（三）高架橋梁跨度景觀美學設計

1.人的視覺特點分析 。

對于橋梁而言，當從較遠距離觀察時，視覺就側重于橋梁跨度與高度之間的整體外輪廓比例關系；當從較近距離觀察時，視線焦點主要集中在橋梁的構配件尺度方面。

2.高架橋梁標準跨徑研究 。

橋梁跨徑過小導致橋墩過多，既影響景觀，又影響施工速度；跨徑過大，梁高的增加將較為明顯，同時施工難度也相應增大。根據目前國內外軌道交通橋梁建設經驗，標準梁跨度基本在25～35m之間，具體應根據城市橋梁建設環境綜合分析。本次選取25m、30m、35m三種跨度的技術經濟指標進行綜合比選，單從材料指標的角度分析，30m跨度較為經濟合理，因此，本線推薦30m跨度為高架橋梁的基本跨徑。

3.高架橋梁整體比例關系景觀美學研究 。

橋梁高跨比例為1：2.5時，橋孔的整體比例顯得比較舒展，橋高與跨度的比例也和我們一般的視覺習慣相吻合。在外形的穩定感及造型的美觀之間取得了平衡，比較符合人的視覺習慣。橋梁的高度太低的時候會對視線有明顯的遮擋，同時人的視覺心理也會有非常強烈的壓抑感。在跨度相同的情況下，橋梁的高度過高，會給人以不穩定的感覺。從高架橋梁景觀美學角度分析，本工程建議高架橋梁高跨比例為1：2.5。

三、結束語

隨著時代的發展和科技的不斷進步，特別是高架橋對城市交通的影響越來越大，人們對橋梁建筑的審美心理、審美觀點、審美標準、審美能力的不斷提高，高架橋梁創新、建筑美觀也被不斷賦予新的內涵。

[1]金鑫.優化軌道交通設計 助推城市加快發展[N].寶雞日報,2016-08-16(001).

[2]唐英,胡安慶,張三峰.跨城市軌道交通的橋梁健康監測系統設計與應用[J].鐵道建筑,2014,(01):1-3.