浅析常规桥梁的景观改造
2016-12-12
0.概述
自改革开放以来，我国桥梁技术得到了空前发展，人们对美的认识上升到了新的高度，因此，对桥梁功能的定位早已超出人车通行的范畴，并对其景观性提出了更高的要求。随之而来的便是复杂景观桥梁和异形结构的大量出现。此外，为了提升城市的品味和竞争力，对地处市区的常规桥梁进行适当的景观改造案例也越来越多。
1.基本原则
虽然景观改造项目具有其特殊性，但是它同属于结构的范畴，并与被改造的既有桥梁有着密不可分的联系。因此，同样得严格遵守《桥规》对桥梁设计 “安全、经济、适用、美观”，这八字原则。具体阐述如下：
（1）明确项目建设的目的。始终坚持以达到景观提升效果为主线，兼顾其他。
（2）安全性。新增的景观结构不要求参与主结构受力，新增景观结构尽量不与原有结构产生受力上的联系，以免造成受力混乱，影响各自的耐久性。
（3）经济性。由前两条作为前提，即不影响景观效果和结构安全的前提下，节省材料，降低造价。
（4）适用性。保证新增景观结构不影响行车和人行的舒适性，安全性。不压缩河道和下穿路，以及不影响周边其他结构的使用功能。
（5）美观性。尽量做到“以假乱真”，配以灯饰改造。使原有结构在景观性上有质的提升，并与周围环境相适应，使结构能成为该区域的标志性建筑。
2.基本措施
纵览当今常规桥梁景观改造案例，主要可以分为以下几种情况：
（1）桥型改造。即在原有的简支或连续梁结构的基础上添加诸如拱桥、斜拉桥、悬索桥之类的景观桥型，新增景观桥型不参与受力，总体造型无太大变化。从外形上看，桥塔、拉索体系、主缆线形、拱轴线等造型与对应的真实受力桥型基本相同。本方案一般适用于原有常规桥梁全长较长的情况，突出桥型的大气、宏伟，并与原结构比例协调。
（2）异形结构改造。在上述改造方案基础上对诸如桥塔，缆索布置，拱肋布置等做法进行造型上的拓展，形成异形结构。本方案适用于原桥桥梁全长较短的情况。
（3）桥头改造。在原有桥梁两头设置能反映地方自然人文特色的桥头堡，对原有桥梁起到点缀作用。或者在桥梁跨河两岸发展河滨公园或亲水平台，使桥梁达到景观效果的同时，实现功能上的拓展。
（4）桥侧改造。桥侧发挥空间较大，比如梁高较高且造型单调，护栏座与梁边缘衔接过渡较平仄等情况。可在桥侧适当位置设置别致的能反映当地风情的景观小品。化单调为巧妙，化平仄为神奇。
（5）夜景改造。夜景往往能直接反映一座城市的繁荣程度，建筑品味和人气。在原桥上点缀各种漂亮灯饰，在夜空的映衬下使桥梁熠熠生辉。本方案适用于原桥本就具备一定的景观造型，但位于市区繁华路段，缺乏夜景的点缀的情况，往往能使桥梁如虎添翼，锦上添花。
3.细节常用处理方法
综上所述，为达到理想的景观效果，在保证行车安全、原有结构安全不受到影响、且保证景观结构的安全的前提下，始终崇尚“景观第一”的理念。对细节的处理上将有别于一般做法。常用的措施一般有以下几种：
（1）对于缆索等柔性构件。景观缆索因为不受力，钢丝股直径远远小于真实结构，而通过热挤高密度聚乙烯或其他填充料将其处理成与真实受力结构一样大的直径，即达到了景观效果，又节省了材料，降低了造价。
（2）混凝土结构。诸如桥塔、混凝土拱肋等未参与受力的景观结构，在不影响安全的前提下，可处理成大挖空率相对少配筋率的截面。
（3）缆索锚固点处理。上下锚固点都可以采用耳钢片销栓固定法，另外竖直吊杆上锚点可以采用简易骑跨式固定法。下锚点应视原结构具体情况具体处理，为了不与原桥发生受力上的联系，有时须在桥主梁两侧另外设置小纵梁，有时也可在盖梁外侧设置锚固点。
（4）组合截面的处理。在受力构件中，组合截面主要是为了调和单种材料的优缺点，使两种材料的组合达到最好的力学效果。而对于不受力的景观新增结构处理具有其特殊性，比如钢管混凝土构件，在景观构造里一般不填充混凝土。
4.注意事项
结构千变万化，人们对美的理解也是层出不穷。而这种处理方式从力学方面讲，景观结构部分的刚度难免能达到理想的要求，从而导致对某些荷载的敏感程度会出人意料，须通过某种特殊的处理方法来避免这种敏感变形带来的负面影响。
从施工方面考虑，设计者为了一味达到安全和景观效果要求，结构细节处理过于复杂，对结构的可施工性也往往被忽略。下面通过对昌邑景观桥梁改造的案例来形象说明在常规桥梁景观改造中遇到的问题以及处理方案。
4.1工程概况
昌邑市潍河中桥位于昌邑县城东约1.0km处，建于1981年，桥梁全长540米，全宽12.5米，行车道宽10米，两侧各1.25米人行道。为26X20预应力混凝土简支T梁桥，该桥梁运营状况良好。拟对该桥外部改造。
具体设计方案为：在原桥河槽中的15孔桥梁两侧做双孔钢管拱，各孔长160米（即8孔），中间交叉20米（即1孔）；拱肋断面为哑铃型，拱肋矢跨比为1/4；20米一道竖向吊索，共计吊索14对，拱肋横向连接系纵向间距12.3米。
4.2关键技术难点及解决措施
本工程的难点在于：
（1）单跨钢管拱跨径大（单跨160m），钢管内未灌注混凝土，质量较轻，截面刚度较小，且钢材本身受温度影响变形较敏感，导致局部（约束边界处）应力较大。
（2）为了满足景观性要求，两跨钢管拱在河心跨相交，并且是同一个平面内相交，相交处局部应力复杂，难以控制。
针对以上可能会对工程造成不利影响的因素，设计者提出了切实可行的解决方案：
（1）拱脚约束采用一端固结一端铰接的方案，避免了受温差影响产生的结构边界处应力集中，铰接的约束方式释放了温度带来的转角应力。
（2）两拱交叉处是该桥的最薄弱环节，设置加劲肋提供足够的刚度，解决该处应力复杂的问题，并解决短腿拱肋与较长段拱肋之间线刚度悬殊导致的变形不协调问题。
4.3施工中遇到的问题
在施工钢管拱肋交叉点处时，遇到了焊接难的问题，主要表现为：钢管内加劲肋设置太密，焊接难度高。设计者综合各种方案，采取了以下方案：保持加劲肋不动，将钢管节段沿钢管拱轴线切割，沿加劲肋与钢管内壁焊缝纵向切割成片状，再将弧形钢片与加劲肋一起焊接成整体，然后用薄型钢板外包整个焊接区域，掩盖了众多焊缝。
5.结论
（1）常规桥梁的景观改造在满足景观要求的同时，须从受力、造价、施工各方面综合考虑与评价。
（2）对具体改造方案应进行具体分析，不能一概而论，做到受力合理，施工简化。
（3）设计者应始终将安全放在首位，不能一味只求景观效果，舍本逐木，做到景观改造优先，但不失结构的稳定性和耐久性。
【参考文献】
［１］项海帆.桥梁概念设计.人民交通出版社.2011.03.
［２］刘钊.桥梁概念设计与分析理论.人民交通出版社.2010.09.
［３］王义强，夏嘉凝.浅析桥梁美学.科学论坛（下半月）.2011.06.
［４］盛洪飞.桥梁美学.人民交通出版社.200.09.
