张安林 (安徽省交通勘察设计院有限公司,安徽 合肥 230011)

1 工程背景

息县淮河大桥位于河南省信阳市息县县城南部的埠口村处的淮河干流上,是X005上的重要工程,向北连接县城南郊,向南连接濮公山景区。桥位处便为1947年8月27日刘邓大军强渡淮河天险千里跃进大别山的渡淮处,2005年,刘邓大军渡淮处被确定为全国红色旅游线路景点之一,北岸桥头建有渡淮广场。

为减少征地、拆迁,利于与现状路网顺接,路线平面沿现状老路布设,先后跨越淮河干流及沿淮路,终点位于规划中州大道与濮公山景观大道交叉口,路线全长为2.304km。结合纵断面设计及防洪影响评价要求,桥梁跨径布置采用14×30m预制组合箱梁+(100+75)m独塔斜拉桥+33×30m预制组合箱梁,设计桥梁全长1590m。

根据规划航道等级(Ⅳ航道,通航孔尺度为90m×7m),主跨跨径确定为100m,如采用变截面连续梁桥则梁高较高,导致纵坡较大,本项目不可取,如采用系杆拱桥则造型相对单调,景观效果一般;斜拉桥的独特之处在于提拔的桥塔、轻盈的主梁、优美的外形,结构富有张力和激情,故将斜拉桥方案作为最终的建设方案,考虑桥上视野通透性和桥梁宽度不宽,采用独塔单索面布置较为合适。

图1 项目地理位置图

2 设计立意

大桥桥位处地理位置特殊,具有浓厚的红色文化背景,桥梁景观要求高,设计创意如何与当地历史文化相融合,成为大桥设计首要解决的难点。经过设计组反复思量,景观设计以“紧密结合息县文化,讲好息县故事”为导则,以主塔多变造型为载体,表现和展示息县深厚的红色文化内涵,经过多番比选确定主塔3个创意元素为云梯、破竹、军魂。

从淮河河道中正视,大桥主塔似一架“云梯”,表现当年刘邓大军一路斩关夺隘,英勇善战,所向披靡;其形状也像红军渡河所用“竹排”,寓意当年刘伯承将军借竹排试水,得以顺利渡淮。同时主塔整体造型犹如破开的毛竹,预示着刘邓大军势如破竹,冲破敌人的重重阻拦,千里跃进大别山。从斜侧面望去,大桥犹如一个高举红旗向前冲锋的军人,体现了刘邓大军视死如归、勇往直前和不畏牺牲的革命精神。主塔的双肢一高一低,也代表着了刘伯承元帅和邓小平同志两位伟人,息县人民和全国人民永远铭记两位前辈的丰功伟绩。

图2 桥梁创意元素

图3 主桥整体创意效果

图4 主塔断面

3 结构构件景观效果的技术实现

有了造型别致的创意理念,还需要合适的结构布置来实现。为配合主桥创意,表现军队奔跑冲锋、不畏险阻的效果,主桥采用单索面不对称斜塔设计。综合美学视觉效果、人体奔跑角度及受力差异比较分析后,确定桥塔向边跨倾斜10°。主塔塔柱采用双肢钢管混凝土截面,钢管混凝土直径为2.5m,双肢钢管顺桥向净距2m。塔柱内灌注C50微膨胀混凝土。拉索区为哑铃型截面,为抵抗两侧斜拉索的对拉效应,在拉索区预埋D54x6mm无缝套管内设Φ32精轧螺纹粗钢筋(JL930)作为塔柱横向预应力,竖向布置间距为0.9~1.2m,单根钢筋张拉力为500kN,采用一端张拉、一端锚固的张拉形式,张拉端和固定端应在两侧交替布置,套管内充填防腐油脂。同时两肢钢筋管间用厚20mm的钢板全长焊接,安全系数较高。为营造云梯、破竹等景观效果,钢板采用内嵌25cm焊接。主塔整体采用中国红色系。

非拉索区采用塔柱分离、缀管连接的结构,根据受力分析,缀管受荷较小,故设计不予缀管灌注混凝土,采取空钢管连接,为与主管尺寸协调,缀管直径为1m。

4 亮化照明及细部设计

注重细节设计、精细化设计和人性化设计也是本桥的特色之一。为提升工程品质,采用独特亮化照明方案,亮化设计主题为:运用科技之光,打造淮上明珠。塔顶采用变色七彩玫瑰灯,可播放追逐、流水、渐变、聚拢等彩色灯光效果,象征息县人民现代富足、多彩的生活。并采用节能控制模式,分为节日,平日和午夜模式。主塔两侧安装毛体“渡淮大桥”发光鎏金字,夜晚璀璨明亮,仿佛是一个明亮的航向灯塔。路灯采用别具一格的与渡淮场景相匹配的红帆船景观灯,护栏采用LED灯光文化栏杆,方型立柱上标有古代象形文字“息”。

为方便行人驻足观赏大桥周边秀丽景色,在主梁梁段设置4处观景平台,为增加视觉通透性和结构轻盈性,下设钢结构支撑骨架,平台面板采用双层夹胶钢化玻璃。

为凸显设计初衷,在塔顶设置了一号国旗,考虑红旗所处位置较高摆动力较大,经空气动力学分析红旗尾部采用了风兜设计,提升了耐久性。旗杆与塔尖避雷系统合并设计,通过加长避雷针下部钢管,以防止红旗在摆动过程中与塔顶钢管护栏碰撞,损坏国旗;同时加长避雷针长度,避免在紊流情况下被红旗遮盖,影响防雷作用;另外增设旗杆,通过套筒和螺栓固定于避雷装置支撑钢管上,方便日后换旗。考虑方便塔顶检修盖开启,在盖板下设置气弹簧,同时在盖板上段增设轴承,在轴承位置加扭转弹簧,帮助开门的时候减小推力。由于盖板总质量减轻,为防止负风压下检修盖被吹起同时设置了门扣式快速夹具。

图5 红帆船景观灯及LED灯光文化栏杆

图6 观景平台、塔顶红旗及气弹簧检修盖

5 主桥施工工艺

主桥箱梁采用支架现浇施工工艺,主塔采用支架配合自升式塔吊吊装施工,考虑工期需要设计为塔梁同步,主桥箱梁采用大节段支架现浇,浇筑划分三个阶段进行,节段长27~42.5m。

为配合箱梁节段施工,顶底板部分通长预应力钢束(顶板6束,底板4束)需采用分节段张拉,并用钢绞线连接器接长,由于连接器及锚固尺寸限制,故需将该10束钢束位置在箱梁节段线处适当平弯和竖弯。

6 建成效果

息县淮河大桥造型独特、结构新颖、设计立意深刻,与地方文化充分融合相得益彰,目前已建成通车,景观效果及社会效益极佳,受到业主及当地群众的一致好评,已经成为息县标志性建筑和当地的网红打卡地。

7 结语

桥梁人文景观风格是设计构思所表现的具有特色或表明特征的建筑形态,在一定程度上表现出时代的、民族的、社会的文化思想,它往往成为欣赏者审美的主要方面。每一座桥梁都应在满足功能的前提下选用符合纯正、清爽、稳定的最佳结构形式,并与周边的自然环境、人文环境相融合。桥梁设计者也应从单纯的结构理论、观点中超凡脱俗,多掌握点桥梁美学知识,设计更多结构和谐与造型雅致的桥梁,为祖国壮丽山川和城市增光添彩。