柏果樹河景觀橋梁方案優化設計

劉 軍，高海亮，劉海萍

[1.青島市市政工程設計研究院有限責任公司，山東 青島266000；2.青島西海岸發展（集團）有限公司，山東 青島266000]

1 工程概況

柏果樹河景觀橋位于青島市東方影都影視制作區內，橋址沿線擁有優質的旅游文化資源，且靠近青島西海岸新區商業、文化中心。柏果樹河景觀橋為區域天際線重點打造的景觀節點。

2 橋梁方案

該橋梁方案以影視文化為契機，通過橋梁造型“如夢如幻，時空之門”的優美姿態，展現出影視基地“屹立東方、走向世界”的影視浪漫思緒。該橋梁在方案創作階段將建筑外形與周邊文化結合，形成片區“美”與“雅”的載體[1]。

柏果樹河景觀橋全長85m。主橋采用鋼箱梁，跨徑布置為25m+60m=85m（見圖1）。主橋橫斷面布置為2.0m（吊桿區）+2.5m（人行道）+11m（車行道）+2.5m（人行道）+2.0m（吊桿區）=20m。橋梁上部結構采用鋼箱梁，橋梁靠近濱河西路一側設環形索塔。索塔為側傾拱肋，傾斜角度為25°（見圖2）。拱肋由內拱肋及外拱肋組成，拱軸線采用橢圓線擬合；內、外拱肋斷面采用梯形斷面，外拱肋平面內橢圓短半徑為16m，長半徑為17.654m；橋面以上拱肋凈高21m[2]。

圖1 橋梁方案縱斷面布置圖

圖2 橋梁方案圖

3 建筑設計

3.1 片區定位

橋梁位于青島東方影都產業園內，橫跨柏果樹河道連接濱河東西路。影視產業園占地200hm2，外景區有歐陸風情、明清古都、阿拉伯世界等多個外景區。

3.2 建筑理念

（1）隨著上世紀無數經典影視作品贏得市場好評，銀鹽感光膠片與電影文化早已深度融合，傳統膠片已成為電影行業代名詞。20世紀80年代，數字電影誕生使傳統工法逐步退出歷史舞臺。但膠片的文化概念已深入人心，該景觀橋將膠片與圓形拱肋的造型結合，形成獨特的設計思路。

（2）電影與歷史的記錄在時間軸上總是交融在一起，以影視作品為載體可以突破時空的限制，放飛人類思緒，在歷史的長河中漫步。該景觀橋第二個設計靈感為時空之門，凸顯產業園區文化底蘊。

（3）舞臺光效的發展為影視藝術表現力提升，以及戲劇理念發展提供廣闊的前景。長期以來，設計者與導演意圖的溝通,通常在平面二維表述、口頭闡述與探討中進行。上世紀50年代以后，逐漸由紙型向立體的較為準確的模型過渡,使導演與設計者之間的思維交往有了明確的演劇空間概念。該景觀橋第三個設計思路通過設置拉索的布置，體現舞臺光效的設計理念；配合夜景亮化設計，提高整體設計效果。

結合片區定位提取文化元素，將膠片、時空、舞臺光效三個元素進行整合，并在方案設計階段進行提煉[3]（見圖3）。

圖3 建筑理念：膠片、時光之門、舞臺光效之圖示

4 橋梁優化

4.1 支座布置

為實現橋梁上部結構三跨布置，應對索塔、橋梁下部結構的布置進行優化設計。方案優化階段對增設立柱、增設拱肋牛腿兩種方式進行比選（見圖4）。

圖4 增設立柱或拱助牛腿方案圖

（1）在索塔內側增加墩柱，預應力箱梁至橋梁墩柱傳力路徑簡潔，但增加墩柱對景觀效果影響較大。基礎頂為索塔拱腳及墩柱共同作用區域，傳力路徑繁瑣。

（2）將預應力箱梁以下索塔斷面沿橋梁橫向加寬，增設索塔牛腿。將上部結構支座反力通過牛腿與索塔軸力合并后傳至基礎頂，路徑簡潔明確。在索塔內側增設牛腿，對景觀效果的影響降至最低；缺點為牛腿節段構造復雜，需采用BIM進行正向設計[4]。

經比選后采用拱肋內側增設牛腿的處理方式。

4.2 結構計算

該橋梁結構采用三維有限元計算軟件MIDAS Civil2019進行計算分析，拱肋及主梁采用梁單元模擬結構構件，斜拉索采用桁架單元模擬。橋梁汽車荷載采用城-A級，人群荷載按現行《城市橋梁設計規范》規定取值。全橋共離散為753個單元和641個節點，結構模型及計算結果如圖5所示。

（1）主拱、主梁應力均小于規范限值，強度滿足規范要求；（2）主梁活載位移小于規范限值，主梁剛度滿足規范要求；（3）吊桿安全系數大于規范限值，強度滿足規范要求；（4）結構彈性穩定分析滿足規范要求。

圖5 主橋有限元模型及計算結果圖示

4.3 BIM技術在復雜節點中的應用

（1）建立BIM整體模型，對空間結構構件進行碰撞檢查。

三維曲面構件對構件尺寸及空間相對關系的準確性要求較高，對不符合構造要求的情況應及時調整；通過對索塔截面尺寸多次調試確定最優截面，以滿足景觀及力學要求。通過BIM正向設計，提早發現隱患點，輔助設計人員對項目提前進行決策。

（2）內拱柱腳位于橋梁上部結構設施帶內，由于內拱軸線為橢圓線、內拱面位于傾斜面內，同時考慮橋面縱坡等因素影響，對內拱拱腳進行BIM三維建模，在橋面內精確放樣定位，確保現場安裝準確無誤，避免返工。

圖6 為支座布置方式圖。

圖6 支座布置方式圖

5 結 語

人們在物質生活水平提高的同時，也需要更完美、更完善的建筑橋梁結構，以滿足精神上的需要。因而，力學與審美必須完美地結合成為建筑發展的必然趨勢。這就促使橋梁結構工程師在建筑師進行方案創作階段予以介入，協同設計從而確保后續方案的落地。