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作者：朱孟君

高速公路跨線橋設計是高速公路設計的重要組成部分,一個技術先進、經濟節約、功能齊全、布局合理、橋型優美、景觀協調的跨線橋在高速公路中起著畫龍點睛的作用。本文結合高速公路跨線橋常用橋型的設計體會,針對跨線橋美學特點及橋型設計中的一些問題進行研討。

1跨線橋的美學特征

跨線橋由于跨越的是高速公路,在美學問題上除具有一般的橋梁美學特征外,還有其自身的特征,主要體現在:

(1)跨線橋空間造型的美學要求較高,一般橋梁多為其兩岸的正視或側視以及路外的遠視,強調的是橋梁整體輪廓和氣勢,尤其是橋面以上部分(如斜拉橋、吊橋)的造型給人的美學印象,而跨線橋是線路間的相互跨越,人們要從上、下線對橋跨作全方位的動態觀視,這就對橋跨的空間造型、細部結構和裝飾都提出了更高的要求。

(2)跨線橋下高速公路上行駛車輛的凈高、司機視線和視野以及觀賞的需要,要求跨線橋具有足夠的透空度,使得整座橋梁顯得輕巧、空曠,這對橋跨下部結構提出了更高的要求。

2跨線橋的美學設計要求及其設計要點

2.1跨線橋的美學設計要求

高速公路不但給使用者提供一條快速干道,而且是一道風景線。跨線橋由于上跨高速公路,在這道風景線中起著重要的作用,設計中必須重視美學設計。

(1)跨線橋的設計應與周圍環境、景觀協調一致,互相配合,融為一體,要做到這一點,必須在橋梁選型上下功夫,通過構思設計出與環境相協調的跨線橋形式。倫)橋梁本身各部分構造的形象宜簡潔纖細,流暢明快,使高速運動著的人們在瞬間的最初一刻得到”明確”的印象,如果構造形式復雜繁瑣,在快速運動的人們視覺感受上,將是一團模糊,一團迷霧,令人眼花繚亂、難以分辨

(3)跨線橋的設計應注意尺度感,尺度感是跨線橋美感的具體體現,不僅要求其結構本身輕巧,大小、高低、長短、寬窄、厚薄、粗細及斜度等體現形體在量上的尺度應適宜,同時要求這些尺度間的比例關系以及橋梁整體與周邊環境之間的比例關系應恰當。

(4)橋面應合理設置豎曲線?？缇€橋的豎曲線線型是頂部輪廓線,開闊地區跨線橋配合橋頭引道縱坡設計成凸曲線,除有利于行車外,又使橋梁頂部呈現曲線美、連續美,且有利于橋面排水,因此應充分重視和優化豎曲線的設計。

(5)跨線橋應適當進行裝修。如不進行裝修,則跨線橋全身灰蒙,并布滿污跡,影響高速公路的形象?？缇€橋的的裝飾應以水刷石、貼面、噴涂、普通室外涂料為主。橋跨結構和橋墩可涂成同一種顏色,以強調結構的一致性;亦可用對比的色彩把橋跨結構和橋墩區別開來。通常深色的橋墩配以淺色的橋跨結構可以強調出橋墩的輕巧和纖細。

2.2跨線橋的美學設計要點

(l)上部構造設計要點

跨線橋的側視景觀注意梁高的變化要連續,不應有折線和突變點(如圖1);上部結構的底面線盡可能做到線條圓順優美,不宜形成折點或突變(如圖2)。

仰視景觀的效果是跨線橋美學的特點。一般應使上部構造底面有良好的整體性,簡潔明快的線條和優美圓滑的曲線過渡面,不宜采用分散、零亂或產生突彎的折面,如圖3,采用整體箱梁比T梁或肋梁好,如圖4,懸折線不如曲線好。

跨線橋各構件的尺寸比例應協調一致,設計上要盡可能的減薄主梁的高度,應采用建筑高度較小的板式或箱式橋跨結構。從視覺上減薄上部結構的建筑高度,一是增加翼板懸臂部分的長度和箱形橫截面,空心板增加懸臂翼板;二是安全帶或人行道盡量外挑。通過以上措施使橋下通行者從心理上消除那種由于橋身厚實而引起沉重負荷的壓抑感。

(2)下部構造設計要點

要注意結構力量的表現。下部構造是支承上部的承重構造物,其構造形式,對力的表達要清楚,力的傳遞方向要明確,要體現結構力的特征。

跨線橋的墩、臺位和形狀要盡量多透空,橋墩應盡可能做得輕巧,保證行車有較好的通視條件,并與上部構造相配,橋墩多用柱式墩、Y形墩、剛架墩和無蓋梁的梯形墩等。橋臺多用無臺前溜坡的U型臺,組合式橋臺、墻式臺、錨桿式臺等。盡量減小橋臺的體積,消弱橋臺的存在感,給人一種梁是直接擱在錐坡上的感覺。

3跨線橋橋型設計

(l)梁橋體系

梁橋體系包括簡支板(梁)橋和連續板(梁)橋型。簡支板(梁)橋為靜定結構,相鄰各孔單獨受力。其主要特點是構造簡單、施工方便,高度較小,為減輕自重,一般用空心板,可以有整體式結構,也可以有裝配式結構,當為整體式結構時,芯?？捎眉埡喌纫淮涡阅０?無論是整體式板或裝配式板,宜做成帶翼且橋面連續,板厚與跨徑之比一般為1/巧一l/25。

連續板(梁)橋不但具有良好的行車條件,同時利用支座上的卸載彎矩來減少跨中彎矩,使橋跨內力分配更趨合理,板(梁)的高度更低,連續板(梁)橋既可采用鋼筋混凝土,也可采用預應力混凝土。整體連續板可作成等截面或作成變截面,其支點截面厚度約為跨中截面厚度的l/20一1乃5。裝配式板的構造與整體式板相似,只是根據起吊能力在橫向將板劃分為板條,在縱向也分成若干段,預制時預留接頭鋼筋,安裝就位后聯接接頭鋼筋。連續梁橫截面形式最好做成箱形截面。等截面連續梁的梁高約為跨徑的1/16一l/26。梁橋體系的選擇適合在開闊地帶,特別當中央分隔帶可立橋墩時選擇該體系橋梁為佳。

(2)剛架體系

由于橋跨結構和墩臺剛性連接,將在主梁端部產生負夸矩,并傳遞給墩臺,因而跨中截面高度比簡支板(梁)、連續梁更小,因此外形尺寸小、纖細、橋下凈空大,視野開闊,很適宜于跨線橋。適合于跨線橋的剛架體系有帶懸臂的門式直腿剛架(多用于開闊地區的人行橋)、斜腿剛架(多用于挖方路段),連續剛架等。主梁截面可作成板或箱梁等。主梁在縱向可做成等截面、等高變寬和變高度3種。變高度主梁的底緣形狀設計成曲線型、曲線型加直線型等。帶懸臂的門式剛架橋,跨中厚度與跨徑之比一般可取1左0一1乃5,支點厚度為跨中的1一2倍,懸臂長為中孔跨徑的0.2~0.5倍;斜腿剛架橋的邊跨通常為中跨的0.5倍左右。三跨或多跨連續剛架橋,邊孔一般為中孔的0.5一0.7倍左右,跨中梁高為跨徑的1/30一1/40;采用變截面時,支點梁商為跨中的1.2一2.5倍。

采用剛架體系橋梁,可取消中間墩,改善司乘條件,在挖方地帶,斜腿剛架可為首選橋型,斜腿對橋面形成簡潔而具有力感的支撐,斜腿對邊坡、路面、橋面之間的凈空形成通視良好而變化有序的分割,是該橋型的魅力所在(如圖5)。

(3)拱橋體系

拱橋不僅構造簡單,外型美觀,而且能充分利用污工材料的抗壓性能,提高跨越能力。目前高速公路建設中較常采用有剛架拱、中下承式鋼筋混凝土拱、梁拱組合等輕型拱結構形式。剛架拱的矢跨比一般為1/6一l/l0,主梁一般為變截面構件,其下緣弧線可采用矢跨比為1/l6一1/20左右的二次拋物線或其他曲線,主腿可采用直桿或微曲桿。為改善拱片受力和美觀,主拱腿與主梁也可采用同一根曲線。中、下承式拱橋的主要承重構件是兩個分離的拱肋,其拱軸線型一般采用懸鏈線或二次拋物線。拱肋的橫截面沿拱軸的變化規律可以為等截面或變截面。在中、下承式拱橋中,一般借加大拱肋矢高,減少水平推力,常采用矢跨一般在1/4~1刀范圍。從美觀和構造要求,吊桿間距一般在4一10m范圍,吊桿等距離布置為好。拱橋以其優美的曲線造型,一直備受人們的推崇與關注,當地質條件好,地形條件適合,應首先考慮選擇拱橋體系的橋型。因為拱橋與環境的協調上,拱橋的風格、功能與外形尺寸較之其他橋型優越,拱橋的曲線外部形態和強烈的韻律感更符合人們的美感要求。

4結束語

在進行跨線橋設計時,在符合經濟實用的原則下,應該把對結構的美化設計放在突出位置;在考慮結構自身強度的同時,應注重橋梁造型藝術。

結構造型與各部位尺寸比例應相互協調,梁體結構要舒展流暢,講究其線型,下部構造要簡潔輕巧,通透性好。

高速公路中的跨線橋除注重本身橋型選擇與美學設計外,在一定的范圍內這些跨線橋與路線之間已構成了一個有機的集合體,因此在設計中還應考慮各橋跨之間相互關系包括形狀、位置、橋型布置等,使之成為一個有機的整體統一。