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【摘 要】随着城市建设的发展,城市桥梁的景观设计要求越来越高,从景观和功能结合的优势,阐述部分斜拉桥的发展.通过对几座城市斜拉桥的介绍,分析目前在城市桥梁建设中部分斜拉桥的应用现状、前景及结构体系的选择.
【关 键 词】斜拉桥；城市桥梁；桥梁景观；结构体系
1城市桥梁与部分斜拉桥
随着经济建设的迅速发展,我国的城市建设也发展得越来越有声有色,高楼大厦鳞次栉比,城市桥梁在满足功能需求的同时,对景观的要求也越来越高.不同于公路桥梁,城市桥梁由于其地理位置的特殊性,在设计时应充分结合桥位周围环境、当地文化背景及功能要求,提出具有一定景观效果的设计方案.对于一些水面较窄或无通航要求的河流,其上跨的城市桥梁可选择连续梁或拱桥的结构,既经济又美观,必要时可做一些桥梁装饰设计,以达到更好的景观效果；对于水面较宽且有通航要求的河流,可选择斜拉桥、拱桥或悬索桥的结构,充分利用桥型的结构美,或利用部分结构构件进行一定的景观优化设计.
对于大多数城市桥梁,通航要求不是很高,单孔跨径一般在百米以内,悬索桥造价较高,相对于斜拉桥和拱桥没有经济优势,因此在这类跨径在百米左右的城市桥梁中,斜拉桥和拱桥是比较理想的桥型.在此范围内各地已建成桥梁中拱桥所占比例较高,因此具有突出上构的斜拉桥在今后的建设中是比较具有竞争力的.许多城市在建设大桥时希望桥梁成为地标建筑,因此建筑师对桥梁上构的设计往往费尽心思.对于斜拉桥,桥塔的造型十分关键,如何使桥塔的造型与结构受力完美结合是挑战设计师的重要一关.有时为了减少桥塔和基础的造价,可将这类跨径不大的斜拉桥的荷载由拉索与主梁共同承担,成为部分斜拉桥.
2结构体系的选择
斜拉桥的总体布置方案应与周围环境相协调,并综合考虑经济与安全、设计与施工及桥位处的地形、地质、水文、气象、地震等因素确定,宜进行多方案的比较,以寻求经济合理的最优方案.斜拉桥是由上部结构的主梁、拉索、索塔及下部结构的桥墩、桥台等基本构件组成的组合体系桥梁.斜拉桥的结构体系可以根据主梁、拉索、索塔和桥墩的不同结合方式形成不同的结构体系,也可根据拉索的锚拉体系来形成斜拉桥的不同结构体系.
斜拉桥基本体系按力学性能可分为漂浮体系、半漂浮体系、塔梁固结体系和刚构体系.漂浮体系为塔墩固结、塔梁分离,现代大跨径混凝土斜拉桥大多采用漂浮体系；半漂浮体系为塔墩固结、塔梁分离,此时主梁成为在跨内具有多点弹性支承的连续梁或悬臂梁；塔梁固结体系即塔梁固结并支承在墩上,一般仅用于小跨径斜拉桥；刚构体系为梁塔墩互为固结,这种体系的优点是结构刚度大,较适合于独塔双跨式斜拉桥.按拉索的锚拉体系不同,斜拉桥分为自锚式、地锚式和部分地锚式三种结构体系,目前大部分都为自锚体系.
斜拉桥的索塔是功能很强的承重构件,也可以说是一个受力中心,并且其对于斜拉桥的整体美学效果有至关重要的影响,可以说是城市景观斜拉桥设计中造型设计最主要的切入点.索塔的纵向造型和相应的受力条件必须同时满足足够的纵向稳定性和在运营条件下发挥正常功能的要求.对大多数著名的结构物的简要分析表明,美学要求与适宜的结构性能并不矛盾,与好的结构细节也不冲突.但在城市桥梁的许多标新立异的设计中大量采用了斜塔柱和曲线形塔柱,这在一定程度上增加了施工的难度和基础的体量,导致施工费用的增加.为了减少索塔及其基础的工程费用,有时需减小其受力,使主梁分担部分荷载,即成为部分斜拉桥结构.
在进行结构体系选择时,应结合每座桥梁方案的不同特点、桥位处的地质情况等条件综合考虑,合理选取结构体系,进行构造设计,以满足不同造型桥梁的结构需求.
3工程实例
3.1锦州市云飞南街小凌河大桥
该桥造型设计整体寓意为“天圆地方、中兴之门”.桥塔正立面呈椭圆形,大小拱塔相呼应,优美的线型,富有柔和之美.在底部形成了四点的方形,与寓意中的天圆地方正好拟合,也使整个设计在建筑理念上与传统文化充分的结合在一起.
该桥采用了双套拱钢塔钢箱梁部分斜拉桥结构,塔梁分离,跨径布置为108+92等于200m,桥宽30m.主梁采用了分离双箱钢梁,索塔采用了八边形钢箱结构,基础采用钻孔灌注桩群桩基础.
3.2大同市南三环御河大桥
设计师以大同古城“三代京华、两朝重镇”独特的历史遗存为主题构思,提出了“三代京华”――三塔无背索斜拉连续梁桥的桥型方案.主桥采用三座由低至高的无背索斜拉拱塔来象征大同历史上在北魏、辽、金三个少数民族政权时期三代京华的高度和大同历史文化艺术上的三个颠峰期.
该桥采用了无背索斜拉拱塔结合变截面预应力钢筋砼箱梁部分斜拉桥结构,塔梁固结,跨径布置为30+60+70+80+40＝280m,主梁标准段梁宽42.5m.主梁采用了双箱六室砼箱梁,索塔采用了钢箱结构,基础采用钻孔灌注桩群桩基础.
4结束语
早年建成的斜拉桥,桥塔造型一般都比较单一,均为几种常见塔形及其简单变种,优点是受力明确、合理,经济性好.近年我国的城市斜拉桥为追求景观效果,开始选用造型独特的桥塔,在构造及力学方面都带来一定的挑战.在更好地平衡景观、力学及经济性的要求方面,部分斜拉桥突显了其优势.
桥梁是城市交通的关键节点,也可以是城市景观的一大亮点.随着人们对城市桥梁美学要求的日益提高,桥梁设计师们也相应调整了设计理念,部分斜拉桥结构在某些方面的优点,使其越来越多地被应用于城市景观桥梁中.