淺析常規(guī)橋梁的景觀改造
2016-12-12
0.概述
自改革開放以來，我國(guó)橋梁技術(shù)得到了空前發(fā)展，人們對(duì)美的認(rèn)識(shí)上升到了新的高度，因此，對(duì)橋梁功能的定位早已超出人車通行的范疇，并對(duì)其景觀性提出了更高的要求。隨之而來的便是復(fù)雜景觀橋梁和異形結(jié)構(gòu)的大量出現(xiàn)。此外，為了提升城市的品味和競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)地處市區(qū)的常規(guī)橋梁進(jìn)行適當(dāng)?shù)木坝^改造案例也越來越多。
1.基本原則
雖然景觀改造項(xiàng)目具有其特殊性，但是它同屬于結(jié)構(gòu)的范疇，并與被改造的既有橋梁有著密不可分的聯(lián)系。因此，同樣得嚴(yán)格遵守《橋規(guī)》對(duì)橋梁設(shè)計(jì) “安全、經(jīng)濟(jì)、適用、美觀”，這八字原則。具體闡述如下：
?。?）明確項(xiàng)目建設(shè)的目的。始終堅(jiān)持以達(dá)到景觀提升效果為主線，兼顧其他。
?。?）安全性。新增的景觀結(jié)構(gòu)不要求參與主結(jié)構(gòu)受力，新增景觀結(jié)構(gòu)盡量不與原有結(jié)構(gòu)產(chǎn)生受力上的聯(lián)系，以免造成受力混亂，影響各自的耐久性。
?。?）經(jīng)濟(jì)性。由前兩條作為前提，即不影響景觀效果和結(jié)構(gòu)安全的前提下，節(jié)省材料，降低造價(jià)。
?。?）適用性。保證新增景觀結(jié)構(gòu)不影響行車和人行的舒適性，安全性。不壓縮河道和下穿路，以及不影響周邊其他結(jié)構(gòu)的使用功能。
?。?）美觀性。盡量做到“以假亂真”，配以燈飾改造。使原有結(jié)構(gòu)在景觀性上有質(zhì)的提升，并與周圍環(huán)境相適應(yīng)，使結(jié)構(gòu)能成為該區(qū)域的標(biāo)志性建筑。
2.基本措施
縱覽當(dāng)今常規(guī)橋梁景觀改造案例，主要可以分為以下幾種情況：
?。?）橋型改造。即在原有的簡(jiǎn)支或連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上添加諸如拱橋、斜拉橋、懸索橋之類的景觀橋型，新增景觀橋型不參與受力，總體造型無太大變化。從外形上看，橋塔、拉索體系、主纜線形、拱軸線等造型與對(duì)應(yīng)的真實(shí)受力橋型基本相同。本方案一般適用于原有常規(guī)橋梁全長(zhǎng)較長(zhǎng)的情況，突出橋型的大氣、宏偉，并與原結(jié)構(gòu)比例協(xié)調(diào)。
（2）異形結(jié)構(gòu)改造。在上述改造方案基礎(chǔ)上對(duì)諸如橋塔，纜索布置，拱肋布置等做法進(jìn)行造型上的拓展，形成異形結(jié)構(gòu)。本方案適用于原橋橋梁全長(zhǎng)較短的情況。
（3）橋頭改造。在原有橋梁兩頭設(shè)置能反映地方自然人文特色的橋頭堡，對(duì)原有橋梁起到點(diǎn)綴作用。或者在橋梁跨河兩岸發(fā)展河濱公園或親水平臺(tái)，使橋梁達(dá)到景觀效果的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)功能上的拓展。
（4）橋側(cè)改造。橋側(cè)發(fā)揮空間較大，比如梁高較高且造型單調(diào)，護(hù)欄座與梁邊緣銜接過渡較平仄等情況。可在橋側(cè)適當(dāng)位置設(shè)置別致的能反映當(dāng)?shù)仫L(fēng)情的景觀小品?；瘑握{(diào)為巧妙，化平仄為神奇。
（5）夜景改造。夜景往往能直接反映一座城市的繁榮程度，建筑品味和人氣。在原橋上點(diǎn)綴各種漂亮燈飾，在夜空的映襯下使橋梁熠熠生輝。本方案適用于原橋本就具備一定的景觀造型，但位于市區(qū)繁華路段，缺乏夜景的點(diǎn)綴的情況，往往能使橋梁如虎添翼，錦上添花。
3.細(xì)節(jié)常用處理方法
綜上所述，為達(dá)到理想的景觀效果，在保證行車安全、原有結(jié)構(gòu)安全不受到影響、且保證景觀結(jié)構(gòu)的安全的前提下，始終崇尚“景觀第一”的理念。對(duì)細(xì)節(jié)的處理上將有別于一般做法。常用的措施一般有以下幾種：
（1）對(duì)于纜索等柔性構(gòu)件。景觀纜索因?yàn)椴皇芰?，鋼絲股直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于真實(shí)結(jié)構(gòu)，而通過熱擠高密度聚乙烯或其他填充料將其處理成與真實(shí)受力結(jié)構(gòu)一樣大的直徑，即達(dá)到了景觀效果，又節(jié)省了材料，降低了造價(jià)。
（2）混凝土結(jié)構(gòu)。諸如橋塔、混凝土拱肋等未參與受力的景觀結(jié)構(gòu)，在不影響安全的前提下，可處理成大挖空率相對(duì)少配筋率的截面。
?。?）纜索錨固點(diǎn)處理。上下錨固點(diǎn)都可以采用耳鋼片銷栓固定法，另外豎直吊桿上錨點(diǎn)可以采用簡(jiǎn)易騎跨式固定法。下錨點(diǎn)應(yīng)視原結(jié)構(gòu)具體情況具體處理，為了不與原橋發(fā)生受力上的聯(lián)系，有時(shí)須在橋主梁兩側(cè)另外設(shè)置小縱梁，有時(shí)也可在蓋梁外側(cè)設(shè)置錨固點(diǎn)。
（4）組合截面的處理。在受力構(gòu)件中，組合截面主要是為了調(diào)和單種材料的優(yōu)缺點(diǎn)，使兩種材料的組合達(dá)到最好的力學(xué)效果。而對(duì)于不受力的景觀新增結(jié)構(gòu)處理具有其特殊性，比如鋼管混凝土構(gòu)件，在景觀構(gòu)造里一般不填充混凝土。
4.注意事項(xiàng)
結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，人們對(duì)美的理解也是層出不窮。而這種處理方式從力學(xué)方面講，景觀結(jié)構(gòu)部分的剛度難免能達(dá)到理想的要求，從而導(dǎo)致對(duì)某些荷載的敏感程度會(huì)出人意料，須通過某種特殊的處理方法來避免這種敏感變形帶來的負(fù)面影響。
從施工方面考慮，設(shè)計(jì)者為了一味達(dá)到安全和景觀效果要求，結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)處理過于復(fù)雜，對(duì)結(jié)構(gòu)的可施工性也往往被忽略。下面通過對(duì)昌邑景觀橋梁改造的案例來形象說明在常規(guī)橋梁景觀改造中遇到的問題以及處理方案。
4.1工程概況
昌邑市濰河中橋位于昌邑縣城東約1.0km處，建于1981年，橋梁全長(zhǎng)540米，全寬12.5米，行車道寬10米，兩側(cè)各1.25米人行道。為26X20預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁橋，該橋梁運(yùn)營(yíng)狀況良好。擬對(duì)該橋外部改造。
具體設(shè)計(jì)方案為：在原橋河槽中的15孔橋梁兩側(cè)做雙孔鋼管拱，各孔長(zhǎng)160米（即8孔），中間交叉20米（即1孔）；拱肋斷面為啞鈴型，拱肋矢跨比為1/4；20米一道豎向吊索，共計(jì)吊索14對(duì)，拱肋橫向連接系縱向間距12.3米。
4.2關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)及解決措施
本工程的難點(diǎn)在于：
?。?）單跨鋼管拱跨徑大（單跨160m），鋼管內(nèi)未灌注混凝土，質(zhì)量較輕，截面剛度較小，且鋼材本身受溫度影響變形較敏感，導(dǎo)致局部（約束邊界處）應(yīng)力較大。
（2）為了滿足景觀性要求，兩跨鋼管拱在河心跨相交，并且是同一個(gè)平面內(nèi)相交，相交處局部應(yīng)力復(fù)雜，難以控制。
針對(duì)以上可能會(huì)對(duì)工程造成不利影響的因素，設(shè)計(jì)者提出了切實(shí)可行的解決方案：
?。?）拱腳約束采用一端固結(jié)一端鉸接的方案，避免了受溫差影響產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)邊界處應(yīng)力集中，鉸接的約束方式釋放了溫度帶來的轉(zhuǎn)角應(yīng)力。
?。?）兩拱交叉處是該橋的最薄弱環(huán)節(jié)，設(shè)置加勁肋提供足夠的剛度，解決該處應(yīng)力復(fù)雜的問題，并解決短腿拱肋與較長(zhǎng)段拱肋之間線剛度懸殊導(dǎo)致的變形不協(xié)調(diào)問題。
4.3施工中遇到的問題
在施工鋼管拱肋交叉點(diǎn)處時(shí)，遇到了焊接難的問題，主要表現(xiàn)為：鋼管內(nèi)加勁肋設(shè)置太密，焊接難度高。設(shè)計(jì)者綜合各種方案，采取了以下方案：保持加勁肋不動(dòng)，將鋼管節(jié)段沿鋼管拱軸線切割，沿加勁肋與鋼管內(nèi)壁焊縫縱向切割成片狀，再將弧形鋼片與加勁肋一起焊接成整體，然后用薄型鋼板外包整個(gè)焊接區(qū)域，掩蓋了眾多焊縫。
5.結(jié)論
（1）常規(guī)橋梁的景觀改造在滿足景觀要求的同時(shí)，須從受力、造價(jià)、施工各方面綜合考慮與評(píng)價(jià)。
?。?）對(duì)具體改造方案應(yīng)進(jìn)行具體分析，不能一概而論，做到受力合理，施工簡(jiǎn)化。
?。?）設(shè)計(jì)者應(yīng)始終將安全放在首位，不能一味只求景觀效果，舍本逐木，做到景觀改造優(yōu)先，但不失結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性。
【參考文獻(xiàn)】
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