扬州古运河的一座上承式梁拱组合景观桥梁

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４－４６５５．２０１８．０４．００９

CHINA MUNICIPAL ENGINEERING

No.4 (Serial No.199)

Aug. 2018

扬州古运河的一座上承式梁拱组合景观桥梁

兰　　　　峰，费　　　　梁，李　升　玉

（东南大学建筑设计研究院有限公司，江苏 南京 210096）

摘要：城市桥梁越来越注重景观设计。以扬州一座上承式梁拱组合景观桥梁设计为例，通过方案构思独创性地提出简洁美观、雕塑感强、受力合理的梁拱组合体系方案跨越古运河。通过平面杆系静力计算和空间实体有限元分析，结果显示该结构合理可行、安全可靠、景观效果突出。该桥已施工，将成为扬州古运河上新的一景。关键词：景观桥梁；上承式；梁拱组合；桥梁设计

中图分类号：Ｕ４４８．５１　　　　　　　　　文献标志码：Ａ　　　　　　　　　　文章编号：１００４－４６５５（２０１８）０４－００２９－０３

随着经济的发展和城市品位的提升，现在城市桥梁设计越来越注重美学效果，而景观桥梁能够将结构的力度感和建筑的审美观完美统一[1]。１ 方案构思和景观设计

历史古城扬州古运河两侧已改造成为市民休闲风光带，并在古运河上建造一座富有特色、造型新颖、又有别于传统桥型的景观桥，建成后能和谐融入古运河两岸休闲风光带，形成古运河上新的一景。

桥位处河道宽约67 m，根据航道规划，古运河通航等级为VI级，通航净空22 m×4.5 m。桥梁方案在设计理念上以扬州古运河文化、月文化、桥文化为切入点， 打造“桥”、“水” 、“月”的文化默 契，塑造具有扬州文化特色的桥梁艺术美境。

桥梁方案选择一跨过河的上承式梁拱组合体系桥，将桥梁和环境充分融合。拱桥是我国古代桥梁常用形式，拱桥对于扬州更有一种解不开的情结。上承式梁拱组合体系桥梁，既对我国古代拱桥文化的传承，又在新时期、新阶段对传统拱桥的发展，展现扬州在深厚历史积淀基础上焕发新的生机和活力，体现扬州“开明开放、创新创造”的城市精神。方案效果图见图1。

图１ 方案效果图

桥梁造型是城市精神和象征的载体。桥梁的主要功能是解决车辆和行人过河要求，桥面系采用混凝土箱梁形式，突显桥面行车道视野开阔一马平川。下部拱圈优美的圆曲线似长虹卧波，拱圈底沿圆曲线平滑过渡到箱梁底板，使2种受力构件合而为一，受力合理，造型简洁美观，整个桥身弧度极具张力。上承式梁拱组合体系在主墩顶拱圈与上部主梁之间形成空腹区域，便于古运河岸两侧慢行系统人行步道穿过，体现以人为本的设计理念。主墩边缘与规划修整后的驳岸边缘齐平，以保证驳岸的连续性和完整性，维持古运河风貌。

另外，在桥台附近的主梁两侧分别设置上、下桥的人行梯道，连通桥上人行道与河岸步行道，构成一个立体的、互通的古运河慢行系统休闲走廊。沿岸人行步道从桥孔中穿过，上、下桥梯道与边拱底缘曲线一致，既满足行人上、下桥多层次的通行需求，又丰富桥梁本身的建筑景观和层次感，使桥梁造型与地形、河岸、通道之间达到和谐统一。

29

收稿日期：2018-03-06

第一作者简介：兰峰（1986—），男，工程师，硕士，主要从事桥梁设计工作。

兰峰，费梁，李升玉：扬州古运河的一座上承式梁拱组合景观桥梁

2018年第4期

本桥梁方案的景观设计具有简洁大方的整体造型、明丽流畅的设计线条，打造出公共、开放、多元、安全的都市交通活力空间，将扬州文化大气、秀美、 灵动的文化特性表现得淋漓尽致。扬州城桥水、月相融的妙境早已成为扬州最富盛名和最具文化气息的文化艺术形象表征。２ 工程设计２．１ 结构一般构造

本方案采用主跨一跨过河的上承式梁拱组合体系，跨径布置为38 m+68 m+38 m=144 m，桥宽30 m。全桥总体布置图见图2，主梁标准横断面见图3。

149

2.5 38 25 18 25 38 2.5图２ 全桥总体布置图（ｍ）

3 0000022502 500

250图３ 主梁标准横断面（ｃｍ）

主梁截面采用变截面预应力混凝土连续箱梁，单箱六室箱形截面，箱梁顶板宽30 m。箱梁中跨跨中、墩顶端及边跨梁端中心线处梁高2 m，箱梁与拱圈相交处梁高中跨为4.121 m，箱梁高度根据拱圈线形按圆弧变化。 拱板为梯形断面，板厚1.2 m，钢筋混凝土结构。箱梁在桥台及梁拱结合处设置横梁，纵桥向长2 m，边跨局部设计压重，结构上拱梁组合体系共同受力。

拱座及桥台均采用混凝土实体结构，由C30混凝土浇筑而成。桥台基础采用双排φ1.2 m的钻孔灌注桩，拱座基础采用双排φ1.5 m的钻孔灌注桩。

２．２ 设计特点与要点

常规拱桥主要由基础承受拱圈的不平衡水平推力，对基础的抗推能力要求较高；而本方案梁拱组合体系设置边跨拱圈能平衡主跨拱圈的水平推力，减小主墩拱座受力，简化下部结构构造[2]，减小基础规模，节约造价。30

桥梁主跨跨中等高段长度影响桥台支座反力及桥下通航净空。等高段长度越大，桥台支座反力越小，甚至出现负反力，通航净高越大，景观效果越好；等高段长度越小，桥台支座反力越大，中跨刚度越大，通航净高越小，景观效果差。综合分析结构受力及景观设计要求，最终确定等高段长度为18 m。

全桥共划分为11个施工节段（见图4），包括长2 m的主跨合龙段，满堂支架施工。施工顺序按照先浇筑节段1，即混凝土拱圈及三角刚构区，形成稳定的刚构体系；其次施工节段2-1及2-2，再浇筑节段3-1及3-2，完成边跨合龙；最后浇筑中跨合龙段，完成结构体系转换。

合龙段节段3-1节段2-1节段1节段2-2节段3-2

桥

墩桥中跨心中线

心线

图４ 主桥节段划分示意图

由于桥墩处上部结构与下部结构完全固结，属

于超静定刚构体系。当混凝土后期收缩徐变以及不对称体系温度变化对超静定结构的刚构桥产生附加内力时，对结构产生不利影响。为减小收缩徐变和体系温度引起的墩底弯矩剪力，在主跨合龙之前预先对结构进行顶推，顶推力的大小根据实际施工工期和合龙温度确定。３ 结构分析

全桥结构分析分别采用平面杆系静力分析和空间实体分析2种计算方法。先采用桥梁博士软件对结构的施工过程、预应力效应、混凝土的收缩徐变以及活荷载进行分析、计算；再采用空间有限元软件建立全桥实体分析模型，对结构关键区域进行细部分析。３．１ 静力分析

1）采用桥梁博士进行全桥结构整体计算。以弹性系数法模拟群桩基础，静力分析模型见图5。

图５ 静力分析模型

兰峰，费梁，李升玉：扬州古运河的一座上承式梁拱组合景观桥梁

2018年第4期

2）静力分析。主要包括施工过程模拟、恒活载计算等主要步骤。施工过程中计入预应力效应及混凝土的收缩徐变效应。

3）计算结果。全桥上部结构箱梁按全预应力构件进行验算，下部结构拱板及墩身桩基均按钢筋混凝土构件验算。经计算分析，上部结构箱梁正截面混凝土最大压应力为14.1 MPa，短期组合作用下混凝土正截面均未出现拉应力，斜截面最大主拉应力为0.7 MPa；使用阶段正截面混凝土的主压应力为14.3 MPa，拱板最大裂缝宽度为0.11 mm。在最不利荷载工况组合下，主墩承台底最大水平力为14 368 kN，桩顶水平位移为3.7 mm，转角为5.4×10-5 rad。

上述计算结果表明，上、下部结构应力及变形均满足规范要求，本桥结构安全可靠。３．２ 空间实体分析

由于上部结构采用梁拱组合刚构体系，三角刚构区域受力复杂，建立全桥实体模型，对结构关键区域进行应力分析。实体模型见图6，其中混凝土部分采用实体单元，预应力筋采用桁架单元并通过降温施加预应力。

[3]

规范中混凝土强度设计值要求。

图７ 主压应力云图

图８ 三角刚构区域正应力云图

４ 结语

梁拱组合桥梁是一种简洁美观、受力合理、施工工艺成熟的结构体系。梁拱共同受力既克服传统拱桥对基础要求高的弊端，又能充分利用梁受弯、拱受压的结构特性及组合作用，达到节省材料的目的。本景观桥梁线条优美，景观效果突出，和谐融入周边自然环境，相得益彰。本桥作为城市慢行系统的一部分，充分体现以人为本的设计理念，贴合扬州城市文化和发展理念，获得良好的美学效果。目前，本桥施工基本完成，有关设计理念，可作为其他城市景观桥梁设计时参考。

图６ 全桥实体有限元模型

根据杆系模型最不利荷载组合对实体模型进行加载，得到线弹性静力分析结果。由图7、图8可知全桥各部分以受压状态为主，压应力在0~12 MPa之间，部分区域应力较大，主要出现在外形变化剧烈处以及预应力钢束的张拉锚固端，但都满足

参考文献：

[1] 万敏.我国桥梁景观设计的现状与发展[J].桥梁建设,2002(6):66-69.[2] 张建芝,石明强.连续拱梁组合桥的设计与结构分析[J].武汉工程

大学学报,2011,33(6):42-46.

[3] 施颖,史杰.梁拱组合桥梁上部结构空间分析计算研究[J].浙江工

业大学学报,2010,38(5):522-526.

31

ABSTRACTS

airport lane;

foundation treatment; scheme optimization

Discussion on Hydraulic Balance & Charging Measures of Fan Coil Loop in Two-Regulated Air

Conditioning Hot & Cold Water System

YAN Han

(Shanghai Underground Space Design Research Institute Co., Ltd., Shanghai 200020, China)Abstract: Aiming at the two-regulated air conditioning system in the hot summer & cold winter area, this paper analyzes the applicability of fan-coil loop hydraulic balance & charging measures, and points out the matters needing attention in the application of hydraulic balance measures & charging methods in the system. Under two conditions of heating & cooling, two-regulated air-conditioning hot & cold water system can be designed with the balance valve converted manually or automatically according to the system characteristics & requirements. The summary experience can be used for reference in similar projects.

Key words: two-regulated air conditioning hot & cold water system; hydraulic balance; charging measures

Analysis of Trams Estimation Based on

Engineering Examples

DU Yan

(Shanghai Urban Construction Design & Research Institute [Group] Co., Ltd., Shanghai

200125, China)

Abstract: With the construction & operation of modern tram lines in Zhangjiang, Suzhou, Huaian & other places, the effect of tram as a medium volume to solve traffic problems is great. There are differences in design concept & structure

between tram & rail transit. At present, there is no special quota for trams. Therefore, it is necessary to study the estimation of trams. Based on the project of Tram Line T1 in Wuhan Donghu National Independent Innovation Demonstration Area, the paper analyzes & studies the composition of tram estimation documents & the difference between tram & conventional rail transit estimation.

Key words: tram; estimation; quota

A Deck Beam Arch Combination Landscape

Bridge in Yangzhou Ancient CanalLAN Feng, FEI Liang, Li Sheng-yu(Southeast University Architectural Design Research Institute Co., Ltd., Nanjing 210096, China)

Abstract: Urban bridges pay more & more attention to landscape design. Taking a deck beam arch combination landscape bridge design in Yangzhou as an example, the scheme is of unique concepts, a simple, beautiful, strong sculptural and reasonable load-bearing beam-arch combination system is proposed to cross the ancient canal. Through static calculation of plane bar system & finite element analysis of space entity, the results show that the structure is reasonable & feasible, safe & reliable and the landscape effect is outstanding. The bridge has been constructed and will become a new sight on the Yangzhou Grand Canal.

Key words: landscape bridge; deck type;

beam arch combination; bridge design

Inspiration from Hydraulic Model Test of Large

Rain Water Pumping Station

ZHU Xia-yan

(Shanghai Urban Construction Design &

107