古典拱桥景观与结构分析

□文/杨冬云 李 钰

□李 钰/天津市赛英工程建设咨询管理有限公司。

古典拱桥景观与结构分析

□文/杨冬云 李 钰

古典拱桥线型流畅、景观优美，越来越多地被运用在各种现代工程上。由于拱桥的受力特性，在拱脚处会产生巨大的水平力，因此对地质条件有严格要求。文章针对几种拱桥结构，在满足景观的前提下，对结构进行了调整，使之满足不同的地质条件。

古典拱桥；景观；结构；水平反力

随着我国经济水平的不断发展，基础设施建设走上了一条快速发展的道路，相应地，桥梁景观的要求也是越来越高，古典石拱桥也越来越多地被运用在各种现代工程上。由于古典拱桥的受力特点，在拱脚处会产生巨大的水平力，因此要求地质条件要特别好。本文以几个实际工程为例，介绍在地质条件不是很好的地区建造古典拱桥结构。

悬臂式结构

拱桥一位于天津南运河上，河道宽约40m。为了与周边环境相映衬，选中了拱桥型式，两侧各有一处镂空，寓意为“两只黄鹂鸣翠柳”。桥梁外侧喷涂真实漆，配上汉白玉石材栏杆，与周边环境浑然一体，别具风情。见图1。

本桥主跨跨径32m，桥位处均为粘土层，地质条件较差。场地埋深50.00m深度范围内，地基土按力学性质分层见表1。

表1 土的承载力容许值 kPa

若按常规拱桥设计，将拱底部固结，下部基础所受水平力将非常大，下部需要很多桩基，对工程造成浪费且受力也不太合理。考虑梁形结构和跨径布置，本工程特地将桥梁从中间断开，分成左右两个单独的个体，每个单体为墩梁固结的悬臂结构，并在后背侧增加一些压重，保证结构的平衡。这样能消除下部结构水平力，既能满足景观需求，又使受力合理。

梁式结构

拱桥二为典型的古典拱桥桥型，主拱上增设小拱，既减轻自重，又能增加景观效果。本拱桥主体为混凝土结构，在桥梁外侧外挂石材，装饰成石拱桥效果，配上汉白玉石材栏杆，显得古典大气，景观效果极佳。见图2。

该桥跨为25m＋35m＋25m＝85m，位于中新天津生态城，桥位所处地质条件较差。现场60m深度范围内地层除上部填土外，以下为一般第四系冲积及海积层。地基土按力学性质分层见表2。

表2 土的承载力容许值 kPa

续表2

若按常规拱桥设计，将拱底部固结，下部基础所受水平力将非常大，下部需要很多桩基，既存在隐患又浪费材料。由于是多跨，按照悬臂式结构处理会显得非常凌乱，因此本桥在结构上做了一些特殊处理。由于本桥高程较高，因此将桥面板、立柱和拱圈浇注在一起，将上部结构做成一个整体，形成类似于变截面梁的结构并在每个墩位处设置支座，这样在保证古典拱桥景观的前提下，下部基础受力也非常合理。这种处理的前提是桥下净空较高，在满足支座始终处于洪水位以上的情况下，还能满足拱桥的线形，保证景观效果。

拱结构

拱桥三是古典拱桥桥型，主桥为混凝土结构，在桥梁外侧外挂石材，且在墩位处增设两个小窗，为夜景灯光服务。桥梁线形优美，古香古色，意境悠远，为周边地块增色不少。见图3。

该桥跨径18m＋24m＋18m＝60m，位于中新天津生态城，与拱桥二位于同一地块，地质条件相同。若按照拱桥二的处理方法，将上部处理为梁式结构，与下部墩柱通过支座连接，虽然受力合理，可是由于此处桥下净空较小，为了保证拱桥线型，支座将会被洪水淹没，对结构造成隐患。因此，本桥处理为真实的拱桥受力形式，将墩梁固结。由于此处跨径相对较小，这样处理下部桩基用量会增大一些，虽然不是最理想情况，但为了保证景观需要，也不失为一种解决途径。

拱梁结合结构

拱桥四为西洋古典拱桥，造型高贵典雅，婀娜多姿，别具特色。桥梁的建筑装饰方案借鉴于法国巴黎的亚历山大三世桥的风格，桥头雕像用西洋古典表现形式，取意中国传统题材：青龙、白虎、朱雀、玄武，寓意为东西南北四方平安；桥墩雕像为盘龙，桥栏柱基上为四尊舞姿各异的乐女。

该桥为旧桥改造，在旧桥两侧各新加了一座钢结构桥。由于外部装饰结构较多，重量很大，若将外部装饰结构直接外挂在新建钢箱外侧，在各种不利情况下，可能引起新建钢箱结构不稳定，甚至发生支座脱空或是倾侧，因此，经过多方讨论，最终新建一个装饰拱，既拱桥四，装饰拱与主桥分离，不承担主桥的各种荷载，只承担自重和装饰重量。

装饰拱跨径为24m+45m+24m＝93m，中墩拱脚通过植筋与旧桥承台固结，边墩拱脚释放水平约束,整体形成中跨为拱，边跨为梁的受力形式。见图4和图5。

结语

古典拱桥线型优美、形态各异，景观效果突出，在现代桥梁建设中有举足轻重的作用。本文根据一些实际工程，对拱桥的处理方法及特点进行一些简单的阐述，希望能为设计人员提供一些参考。

[1]范立础．桥梁工程[M]．北京：人民交通出版社，2004.

[2]项海帆．高等桥梁结构理论[M]．北京：人民交通出版社，2000.

U443.23

C

1008-3197（2010）06-54-02

2010-09-27

杨冬云/男，1978年出生，工程师，天津城建设计院有限公司，从事桥梁设计工作。

□李 钰/天津市赛英工程建设咨询管理有限公司。