桥梁选型及景观设计

        桥梁是一种功能性的结构物，为实现其功能性，需要根据桥位实际的地形、桥梁所属区域等因素进行桥梁选型，选择一种适合的桥梁结构类型。同时，从古到今，人类从未停止过对桥梁美学的追求，很多桥梁被建成为令人赏心悦目的艺术品，具有鲜明的时代特征，至今仍然为人们所赞叹。随着科学技术的进步和经济、社会、文化水平的提高，人们对桥梁的建筑提出了更高的要求。各种功能齐全、造型美观的立交桥、高架桥、大江大河甚至是跨海大桥雨后春笋般频频建成，桥梁的美学设计在现代桥梁建设中显得越來越重要。以下分别从不同地域的建设的桥梁谈一下自己对桥梁选型和景观设计的见解。 
　　1 城市桥梁 
　　城市桥梁主要有跨线桥、立交桥、高架桥及人行天桥。各种类型的桥梁由于自身的使用功能和跨越的建筑构造物不同，桥梁的外观设计应有所区别。 
　　（1）跨线桥。由于跨线桥一般是跨越桥下道路，桥下交通量较大，对桥梁的景观要求较高，此类桥梁应该特别注意景观美学的设计，尽量采用线条简单轻盈、梁高较矮的桥型，如预应力连续箱梁桥、钢箱梁桥、桥梁梁截面尽量采用斜腹板箱型截面，两侧挑臂尽量大，以减小梁高视觉感，减小桥梁建筑的压抑感，弱化梁高。桥墩可采用带弧形的薄壁花瓶墩或者大挑臂T型墩，以减小桥下墩柱个数，充分利用桥下空间，达到通透的效果，另外，桥墩采用弧形线条、刻槽等方式增加视觉效果。 
　　（2）高架桥和立交桥。此类桥梁一般是为满足路线总体要求而设置，桥梁长度一般较长，对景观的要求稍低些，在设计上主要以简洁为主，上部结构多采用施工便捷快速的预制小箱梁、预制空心板为主，桥梁下部结构多采用圆柱式墩、方柱式墩。为增加桥梁美观，可在桥梁护栏两侧挂花篮，通过植物的色彩增加桥梁的景观效果。 
　　（3）跨河涌桥。此类桥梁是城市桥梁中对景观要求较高，也最能与河涌周围环境结合，充分体现桥梁美学的一类桥。一般城市的河涌宽度都不大，基本上都在200m以下，在总体路线设计中，跨河涌桥处的纵断面在满足通航要求的前提下宜尽量地低，让桥贴近水面，桥与河才能更好地融为一体。桥梁上部结构类型选择较多，尽量选择线条变化的桥型，如变梁高连续箱梁、拱桥。比如连续箱梁桥，由于在河岸两侧观看桥梁对梁的视觉效果比较敏感，宜将箱梁的翼缘板缩短，甚至几乎取消翼缘板，使腹板直接置于外侧，梁的外形效果就会突显出来，景观感显著增加，还可在梁体和桥墩上增加与桥梁周围环境相协调的装饰图案，如浮雕等，栏杆可以采用花岗岩栏杆。若为拱桥，尽量将拱的高跨比降低，即拱圈较低，并可以将拱圈的颜色进行涂装，增添美感。另外，可以适当进行夜景效果的设计，如在灯光效果和灯杆造型上融入更多的艺术设计。其实，跨涌桥每个部位细节都可以进行景观设计。 
　　跨河涌桥通过自身的建筑景观和河涌的景观相结合，往往会形成很好的美感，容易成为城市的标志性建筑。 
　　（4）人行天桥。人行天桥也是城市桥梁的一道亮丽风景。由于桥下交通量大，过桥行人多，对桥梁景观要求也较高。人行天桥多采用预应力钢筋混凝土结构、钢结构。桥型可选择简支梁桥、连续梁桥、拱桥、钢桁架桥等。梁截面可采用外形美观的箱形截面，人行道栏杆宜采用现代感较强、并且较为通透的不锈栏杆和玻璃不锈钢栏杆，其中玻璃可以采用彩色玻璃，根据不同的环境采用不同的颜色搭配。天桥外侧还可以挂花篮，利用植物绿化来美化桥梁。 
　　2 山区或郊区桥梁 
　　山区或郊区桥梁一般位于高速公路和公路，由于地形条件因素，桥梁多数形式为高架桥，桥梁一般较长，多在100m以上。由于桥梁位于山区和郊区，景观要求比城市桥梁稍低，桥梁一般以常规结构为主。上部结构采用施工便利的预制结构为主，常用的预制小箱梁、预制空心板，跨径一般有20m、25m、30m、35m、40m。预制梁一般在预制场地制作好，然后运至桥位处进行吊装并进行接接，施工质量易于控制，施工速度快。下部结构一般采用圆柱式桥墩，薄壁式桥墩。在地势较为平坦的地方多采用圆柱墩，施工简便快捷；在地势较为陡峭、横向变化较大的地方，多采用薄壁式桥墩，薄壁式桥墩形状一般为T型墩，截面一般采用矩形截面。采用薄壁墩减少了墩柱个数，减少在陡坡上施工的开挖量，降低了施工风险。 
　　在山区建设公路时，往往还会遇到在两座挨得很近的陡峭山谷之间建设桥梁的情况，若按常规桥梁设计，墩高一般会很高，桥墩受力将很不利，容易失稳，此进可以选择拱桥，斜腿刚架桥的桥型，拱桥和斜腿刚架桥利用自身独特桥形和地形的特点，避免中间高墩的设置，利用拱圈或斜腿刚架将上部荷载反力直接作用在山体上。 
　　山区或郊区的桥梁在景观上主要以简洁，齐整为主，与周围自然环境融为一体。采用预制结构就非常符合此特点，高架桥一般桥梁长，墩高较高，给人一种高大、恢宏之美。而在山区建设的拱桥或者斜腿刚架桥往往也会成为当地的一道风景。 
　　3 跨江河、跨海桥梁 
　　跨江河、跨海桥梁一般跨径较大，特别在现代桥梁建设中，航道和水务部门对桥梁建筑物的要求越来越高，航道越高，跨径要求越大，另外桥梁的设计还要尽量降低对河道的行洪影响，尽可能缩小阻水比，因此桥梁的主跨一般都较大，满足通航的要求，并减少河道中桥墩的个数。 
　　跨江河、跨海大桥往往采用的桥型有变梁高连续箱梁桥和连续刚构桥、斜拉桥、悬索桥、拱桥等。连续箱梁和连续刚构跨径一般在200m以下，跨径大于200m时，一般采用跨越能力更大的斜拉桥或悬索桥、拱桥。 
　　变梁高连续箱梁和连续刚构桥一般采用带翼缘的箱形截面，箱室一般为单箱单室或者单箱双室，箱形截面的整体搞弯抗扭性能好。连续箱梁的下部结构一般采用实心或者空心的板式桥墩，桥墩设计中考虑到防撞能力，墩身一般较为厚壮。连续刚构桥下部结构根据墩高和跨径等各种参数选择桥墩的形式，当墩高与跨径的高跨比较小时，一般采用双薄壁桥墩，当墩高与跨径的高跨比较大时，可采用单肢薄壁空心墩。 
　　当桥梁跨径大于200m，可以选用斜拉桥型。斜拉桥特点是索塔上用若干斜向拉索半梁吊起，于是梁跨内增加了若干弹性支点，从而大大减小梁内弯矩，使得梁体尺寸较小，桥梁的跨越能力增大。斜拉桥的主梁截面一般采用抗扭刚度较好的箱形截面。索塔形式一般有门式塔、双柱式塔、A形塔、钻石塔等。拉索性布置形状一般有辐射式、平行式、扇式和星式，用得较多的为扇式。 
　　当桥梁的跨径更大时，可以选用悬索桥，悬索桥亦称吊桥，其主要承力部分是桥两端的两根塔架，在这两根塔架间的悬索拉住桥的桥面。同理，悬索桥通过主缆上的吊索将梁吊起，于是梁跨内增加了若干弹性支点，从而大大减小梁内弯矩，使得梁体尺寸较小，桥梁的跨越能力也相应增大。 
　　在景观设计方面，跨江河和跨海大桥由于桥梁跨径大，梁高较大，整体上是非常宏伟建筑，宜在整体设计上体现美感，而跨江河跨海大桥在桥型结构上本来就自带了美的元素。变梁高连续箱梁和连续刚构自身的梁高变化就是一个美的元素，变梁高连续箱梁和连续刚构的梁底变化曲线一般采用抛物线，弧形优美，设计时应注重其边跨与中跨的比例设置，使其在受力上更加合理，梁高达到最经济的取值，也能兼顾到桥梁采用悬臂法施工时边跨施工的方便。斜拉桥和悬索桥桥塔、索面的组合就是现代桥梁建筑技术和美的结合，设计宜根据实际地形与周围环境选择桥塔的形状、索的布置形式，甚至可以根据周围环境的将桥梁的外观涂装颜色，用颜色搭配来丰富桥梁的景观效果。 
　　4 结束语 
　　随着现代桥梁建造技术迅猛发展，人民生活水平的提高，对桥梁的设计提出了更多的要求，我们应在设计桥梁的时候因地制宜科学合理地选择桥梁结构形式，并且要越来越注重桥梁的景观美感设计，使其成为现代科学技术和艺术的结合体。 
　　参考文献： 
　　[1]邵旭东.桥梁工程[M].1版.北京：人民交通出版社，2004. 
　　[2]范立础.桥梁工程[M].2版.北京：人民交通出版社，1993.