忻州市云中河景观桥方案设计

赖亚平，邓 宇，安金星，肖敏毅

(林同棪国际工程咨询(中国)有限公司，中国 重庆401121)

1 项目背景

云中河位于山西省忻州市的北侧。目前正在实施的“云中河治理工程”将使云中河形成一个大的生态绿地系统，两岸滨河景观带将成为忻州人民休闲的主要场所。云中河整体景观采用自然形式，结合生态美化，分别设置台阶、自然草坡、碧水沙滩、自然叠石、亲水平台等断面形式。依托忻州地区的自然山水及景观资源，架构起“山、水、林、路、城”的点线面有机整体，营造服务于市民及游客的滨水开放空间，体现“新生活，新景观”的空间特征。

拟建的跨云中河桥梁工程不仅是连通云中河两岸路网的重要通道，而且是云中河重要的景观节点。该项目是2012年忻州市中心城区“七路“四桥”“五馆”“一院”重点工程之一。

依据忻州城区的整体规划，综合考虑周边环境、旅游功能和客观条件等因素，拟建的芦芽山路桥、傅山路桥和云中山北路桥分别位于3条南北向主干路——芦芽山路、傅山路和云中山北路上。沿云中河由东向西依次为芦芽山路桥、傅山路桥、云中山北路桥。3 座桥间距分别为1.4 km 及2.65 km［1］，见图1。

图1 云中河景观桥工程总体布置Fig.1 Master plan of Yunzhong River

2 地域名胜古迹与忻州历史文化

2.1 名胜古迹

忻州市是晋中经济区北部中心城市之一，是以旅游度假服务和轻型工业为主的综合性城市，位于省会城市太原以北约75 km。

忻州市有着壮丽的自然风光和众多的历史文物古迹。山、水、庙、关、林、泉、洞等名胜古迹遍布全市，有五台山、芦芽山、赵杲观、禹王洞4座国家级森林公园，有历史上著名的雁门关、杨家祠堂、阿育王白塔、宁武关、偏头关，有八路军总部遗址，有旧中国最大的封建官僚私邸闫锡山故居，有黄河娘娘滩、宁武天池、万年冰洞等一大批旅游景点。其中，最著名的当属已被列入《世界遗产名录》，位列全国4大佛教名山之首的佛教圣地五台山和国家级AAAA级旅游风景区，居“天下九塞”之首的万里长城古塞雁门关。

2.2 忻州历史文化

忻州古称秀容，历史文化悠久。忻州城始建于东汉建安20年(215年)，至今已有将近1 800年的历史。历代多为郡、州治所 ，险关要塞，人杰地灵，商贾往来，兵家必争，故有“晋北锁钥”之称。

忻州历史文化积淀深厚，古代建筑艺术源远流长。目前世界上仅存的5座唐代古建筑，4座在山西，而其中有2座均在忻州，1座是位于忻州市五台县西南的李家庄、中国现存最古老的唐代木结构建筑，堪称唐代雕塑艺术的珍品的南禅寺;另1座是位于忻州市五台县的佛光新村、中国现存排名第2早的木结构建筑、具有高度历史艺术价值的珍贵文物佛光寺。

位于忻州市代县县城以北约20 km处的雁门山中的雁门关，则是世界文化遗产万里长城的重要组成部分、全国重点文物保护单位，是历史上最为悠久、经历战事最为频繁、知名度最高、影响面最广的古关隘，被誉为“中华第一关”。

3 总体方案构思

3.1 设计理念

根据云中河区域的桥梁布局来看，目前仅靠已建成的七一路桥连接两岸地区，跨河通道已严重制约了云中河两岸的发展。本项目新建的3座桥梁横跨云中河，建成后将是忻州最主要的南北通道，不仅可以解决交通问题，同时也将成为滨河人文风光带的重要组成部分，将为忻州市居民健身、休憩、旅游休闲提供更多的舒适宜人的场所，有效提高片区和城市的宜居生活品质。

因此，在方案设计中，提出如下设计理念:把桥梁的景观造型和结构形式与周边环境协调统一作为设计的基本原则。以简约、美观、适用的结构形式展现忻州城市风貌和建设水准，力求现代桥梁设计理念与区域传统特色文化相融合，体现景观特色与功能和谐统一，满足城市发展定位要求，展示城市建设风貌并提升城市形象［2］。

3.2 方案构想基本思路

综合考虑项目设计要求、目标及边界条件，分析并确定本项目具体设计思路如下:

1)处理好自身景观与整体环境景观的关系，努力做到风格相融的基础上保持桥梁自身景观的标志性和独立性。

本项目为景观桥梁工程，景观设计在项目中会占很大的一个比例，桥梁自身要成为地标性建筑，就必须在外观上与周边环境能够有明显的区分，结构也需要有足够的体量才能表现出自身的标志特征，这就要求结构能够单独成为区域环境的焦点［3］。由于桥梁两侧连接的均为规划中的云中河景观岸线，将打造成为居民活动的滨河风光风景带，因此桥梁方案本身也不能在整体环境中显得过分突兀，设计风格应结合滨河风光带的整体景观一起考虑，能够融入环境，成为滨河人文建筑的有机组成部分。桥梁景观设计既要做到能独自成景，又要相融于环境［4］。

2)满足城市空间规划发展要求，兼具历史文化的传承，做到桥梁艺术与忻州历史文化的有机结合。

忻州历史悠久，人文荟萃，拥有丰厚的历史文化遗产。在景观桥梁的设计过程中，我们将借鉴吸收忻州已有的历史文物古迹的特点，努力打造富有忻州本土文化特色的经典桥梁建筑结构，见图2。

图2 云中河景观桥工程方案设计思路示意Fig.2 Design concept of Yunzhong River landscape bridges

方案设计中，首先考虑桥梁的经济性，采用最适宜桥位使用的桥型方案和布跨。在保证经济合理、尽量节约造价的前提下，结合对云中河治理总体规划要求，重点考虑桥梁的景观设计。根据桥位具体特点，提出两种不同风格的桥型方案:一种是从造型艺术和结构创新出发，以简约、优雅的造型体现结构美的现代风格桥梁方案;另外一种是从传承文化，融合忻州地区古建筑元素，彰显本地文化底蕴的古典风格桥梁方案。

现代风格桥梁方案主要以动感、大气、简洁、流畅的桥梁造型体现城市的现代感［5］。桥梁景观的标志性、协调性及现代感，能够与忻州市新兴发展充满活力与激情的城市特性相匹配。

古典风格桥梁方案主要从以下两个方面表现:

1)文化传承。重构忻州昔日名胜古迹、险关要塞的雄姿，低调中表现出晋地的华美与优雅。

2)艺术表现。力求整体韵律，达到沉稳大气的境界。

4 桥型方案选择

忻州市跨云中河景观桥梁的方案设计究竟选用何种桥型合适，需考虑以下3个因素。

4.1 地形、河道等控制因素

拟建跨云中河景观桥梁工程桥位区现场地势平坦，周围基本上没有建筑物。河道属于季节性河流，非行洪期间地表高于常水位，河道治理完毕后将采用橡胶坝分段蓄水，桥位区河面视野开阔，桥位区域水文条件简单、桥梁孔跨布置必须满足水利、防洪、桥梁合理跨度等方面的要求。

4.2 桥梁跨径分析

拟建跨云中河景观桥梁工程桥梁跨度选择主要取决于桥下净空功能的需求、河道水文条件情况、行洪要求、桥梁上下部结构经济性、工程总体景观效果等因素。南云中河治理完成后河道宽度约在90～120 m左右，河道没有通航的要求。因此桥梁的跨度可考虑在60～100 m之间。

4.3 桥型与天际线之间的关系

从景观角度考虑，拱桥、悬索桥和斜拉桥各有特点，从桥梁天际线关系中可以看出:拱桥与悬索桥相似，都属于线条比较柔和的桥型。从与环境协调的角度，拱桥与悬索桥桥面以上构筑物高度适中，拱肋或主缆的线型均为优美的弧线，虽然两者一正一反，却都能表达相同的韵味，是与此地环境协调的桥型［6］。

围绕前述的桥梁建设影响因素，所选择的方案应布置合理、施工方便快捷，既能满足当地的发展需要，体现与时俱进的风格;又能充分反映自身特点。从经济合理、节省投资的角度考虑，桥跨不宜过大，但从景观上的要求，桥跨也不宜过小［7］。在方案比选时，通过从国内外已修建的各类桥型广泛入手，对梁式体系、拱式体系、刚架体系、索缆体系以及他们的组合体系进行了综合分析，推荐芦芽山路桥采用梁桥方案、傅山路桥采用下承式拱桥方案、云中山北路桥采用上承式连拱拱桥方案，见图3。

图3 云中河景观桥工程桥型方案总体布置Fig.3 Master plan of bridge type over Yunzhong River

5 桥梁方案设计

5.1 芦芽山路桥

芦芽山路桥以“忻城古韵”为设计主题，该方案是一座古典风格的梁桥，在桥梁主墩和桥台处人行道两的侧设置亭台与阁楼，供游人凭栏远眺、休憩游玩，与滨河公园优美的风景融合在一起，打造一幅忻州城优雅的古景。

本方案设计灵感来源于忻州独有的唐代古建筑，从唐代古建筑的代表南禅寺、佛光寺和城门楼中得到启发，通过在大桥桥侧仿古建筑中，运用木制斗拱、轻灵飘逸的歇山、飞檐，将精美繁复的木作构件应用到桥梁上，既再现了忻州悠久的历史，又突出了忻州悠远的文化传承，见图4。

图4 芦芽山路桥白景效果图Fig.4 Rendering of Luyashan Bridge(daytime)

芦芽山路桥采用3跨变截面预应力混凝土连续梁桥方案，桥跨布置为(70+100+70)m。桥面采用双向6车道加两侧各设一条公交专用车道，在车行道外侧设非机动车道、人行道的技术标准。桥面布置为2×［3 m(人行道)+4.0 m(非机动车道)+0.35 m(防撞护栏)+14.25 m(车行道)］=43.2 m。

本桥主梁结构为3跨变截面预应力混凝土连续梁，双幅结构形式，在中分带处两幅主梁的桥面板之间设混凝土后浇带，将两幅桥的主梁连为一体。主梁根部梁高5.6 m，跨中高度2.5 m，梁底曲线采用二次抛物线。单幅箱梁采用单箱三室直腹板式断面，顶宽21.35 m，底宽15.8 m，外侧悬臂长3.5 m，内侧悬臂长2.05 m。

下部结构基础采用群桩基础，桥墩采用整体式桥墩，桥台为轻型桥台，见图5。

在大桥的主墩和桥台处的两侧人行道外侧各设一对桥侧仿古建筑。仿古建筑的基础采用群桩基础，台座采用钢筋混凝土薄壁框架结构，外用石材饰面，桥面以上的仿古建筑为仿唐代木结构古阁楼。

桥台处的仿唐代木结构古阁楼，形制为单层3间3进的九脊布瓦顶建筑，柱头铺作用单抄单拱偷心造，建筑总高7.84 m，单座建筑面积为85 m2。桥墩处的仿唐代木结构古阁楼，面阔进深各3间，外观为2层楼阁，内部结构为3层，上层与暗层的柱子采用插柱造做法，柱子层层向内收进，上层采用九脊布瓦顶，下层为腰檐平座。总高16.16 m，单座建筑面积为 270 m2，见图6。

图5 芦芽山路桥桥型布置Fig.5 General layout of Luyashan bridge

图6 芦芽山路桥主墩处桥侧仿古建筑立面布置Fig.6 Layout of pseudo-classic architecture beside Luyashan Bridge

桥侧仿古建筑气势宏伟，突出了一个“唐”字的特点，在建筑造型上，体现出了出檐深、举架平、角不起翘、椽为梭形、不加飞，窗为直棂窗、瓦为蝴蝶瓦、吻为鸱尾吻等特点，准确地再现了唐代建筑的风格与特征。

5.2 傅山路桥

傅山路桥以“鲲鹏展翅”为设计主题，寓意“鲲鹏展翅、忻州腾飞”。该方案是一座现代风格的拱桥。主拱与副拱相互交错的圆弧造型，简洁、优雅、大气;空间变化的拱肋动感十足，表现出极强的现代气息。外倾的主拱和内倾的副拱，丰富了桥面空间，使其无论从何角度看上去都似鲲鹏振翅腾飞的羽翼，寓意着忻州在发展的道路上越飞越高，见图7。

图7 傅山路桥白景效果图Fig.7 Rendering of Fushan Bridge(daytime)

傅山路桥采用5跨复式钢箱系杆拱，下承式拱-梁组合桥方案，桥跨布置为(30+30+90+30+30)m。桥面采用双向6车道加两侧各设一条公交专用车道，在车行道外侧设非机动车道、人行道的技术标准。结合主拱外倾的造型，桥面采用变宽设计，由桥头两侧的标准宽43.5 m按圆弧线渐变为跨中最宽59.0 m，标准段的桥面布置为2×［3 m(人行道)+4.0 m(非机动车道)+0.5 m(防撞护栏)+14.25 m(车行道)］=43.5 m;跨中桥面最宽处的桥面布置为2×［4.25 m(外侧吊索区)+3 m(人行道)+4.0 m(非机动车道)+3.5 m(内侧吊索区)+0.5 m(防撞护栏)+14.25 m(车行道)］=59.0 m，见图8。

图8 傅山路桥桥型布置Fig.8 General layout of Fushan Bridge

主拱采用钢箱拱，倒梯形截面，顶宽2.0 m，底宽1.4 m，高1.8 m。拱轴线为二次抛物线，主拱跨度为90 m，主拱面内矢高约35 m，向外倾斜角度22.5°。副拱也采用钢箱拱，倒梯形截面，顶宽1.4 m，底宽1.0 m，高 1.4 m。拱轴线也为二次抛物线，副拱跨度为150 m，拱面内矢高约12 m，向内倾斜角度22.5°。主拱设14对吊索，副拱设12对吊索，吊索水平间距6 m。主、副拱均为无推力结构，在拱脚处设置水平系杆索平衡拱的水平推力。

主、副拱通过设置钢-混凝土结合段固结于混凝土拱座上。主、副拱起拱段钢结构伸入拱座混凝土，采用PBL剪力键与混凝土相连接。同时，钢拱锚座四周设置预应力钢绞线，通过施加预应力使拱座内混凝土均匀受压。

主梁采用5跨预应力混凝土连续箱梁，单幅结构形式，主梁断面采用单箱五室截面，底板 宽度27.5 m，顶板宽度由43.5 m 渐变至 59.0 m，桥面宽度的变化通过变顶板宽度实现。主梁采用变梁高的形式，主拱拱角处的主梁高4 m，主跨跨中梁高2.5 m，边跨梁高2 m，主梁底缘按二次抛物线渐变。

下部结构基础采用群桩基础，桥墩除主拱拱脚下的桥墩采用整体式桥墩，其余桥墩采用单柱式桥墩，桥台为轻型桥台。

5.3 云中山北路桥

云中山路桥以“雁门雄关”为设计主题，将雁门关古城墙的记忆与符号融入此桥的设计，该方案是一座古典风格的拱桥。桥身结合古城墙青砖灰瓦的厚重风格，采用青砖与石材的纹理饰面、体现出桥梁的雄浑、大气、稳重。桥头堡以雁门关长城烽火台、敌楼为设计原型，栏杆设计也沿袭了城墙的造型，主墩处设有便于洪水通过的拱洞，形同古城墙上的拱门，其目的是为了诠释忻州悠久的历史，见图9。

图9 云中山北路桥白景效果图Fig.9 Rendering of Yunzhongshan Bridge(daytime)

云中山北路桥采用5跨上承式连拱桥方案，桥跨布置为(35+40+60+40+35)m。桥面采用双向6车道加两侧各设一条公交专用车道，在车行道外侧设非机动车道、人行道的技术标准。桥面布置为2 ×［3.5 m(人行道)+4.0 m(非机动车道)+0.5 m(防撞护栏)+14.25 m(车行道)］=44.0 m。

为减轻结构自重，云中山路桥主体结构为空腹式拱桥，通过对桥梁外立面进行装饰后形成实腹式拱桥造型。

主拱为5跨钢筋混凝土连拱，拱轴线为悬链线。拱圈为箱形截面，单幅拱圈总宽度为14.6、60 m;主跨和40 m次边跨拱圈高度为1.0 m;35 m边跨拱圈高度为0.8 m。主拱、次边拱、边拱的矢跨比分别为1/8.353、1/5.961 3、1/6.174。拱上建筑采用空腹式现浇钢筋混凝土连续板，采用立柱支撑桥面板，其间距为5 m，桥面板厚25 cm，每隔5 m在立柱顶的位置处设置一道横隔板，见图10。

为使桥梁整体外观呈现出实腹式拱桥造型，在拱圈边缘设立墙。在单幅桥拱圈的两侧均设置，厚度为15 cm，立墙外表面与立柱外表面平齐，立墙下端与拱圈固结，顶端及侧面与桥面板及立柱均设有2 cm变形缝，缝中填塞橡胶板。

桥梁下部结构采用拱座接承台+群桩基础，桥台为重力式U型桥台接群桩基础。

图10 云中山北路桥桥型布置Fig.10 General layout of Yunzhongshan Bridge

在大桥两端的桥头各设一对桥头仿古建筑。在A0桥台处设敌楼一对(敌楼在古代的主要军事功能是让士兵避免暑雨秋霜之苦，保护弹药武器不被雨淋)，敌楼平面呈方形，底部尺寸为(9.76×9.76)m，顶部尺寸为(7.3 ×7.3)m，基部石砌，上部砖砌，上、中、下3层，为砖石混合结构，桥面以上高9.84 m，总高15.24 m，单座建筑面积240 m2。在A5桥台处设烽火台一对(烽火台为长城的附属设施，是释放烟火信号的高台)，烽火台平面呈方形，底部尺寸为(6.9 ×6.9)m，顶部尺寸为(5.8 ×5.8)m，基部石砌，上部砖砌，单层，砖石混合结构，外侧设马道，桥面以上高6.91 m，总高12.12 m，单座建筑面积48 m2。桥头仿古建筑的基础均采用群桩基础。

6 桥梁夜景照明设计

通过对桥梁夜景亮化，进一步提高了3座跨云中河景观桥的观赏价值。合理的夜景照明设计不仅能充分表现大桥的宏伟壮观，还能增加桥上行车的安全性。

芦芽山桥夜景照明设计主要体现桥梁的复古风格。景观照明的重点是突出阁楼、栏杆、桥腹的照明亮化，见图11。

图11 芦芽山路桥夜景景观照明效果图Fig.11 Rendering of nightscape lighting of Luyashan Bridge

仿古阁楼瓦屋面采用大功率LED射灯，安装于屋檐口，顺瓦沟的方向斜向上照亮整个瓦屋面;檐口下部和墙面采用大功率LED线性洗墙灯，烘托檐口内部空间。桥梁栏杆采用贴片式(SMD)LED线性洗墙灯，安装栏杆基座外侧，向上照亮栏杆外立面，以勾勒出桥梁平直延伸的形态，诱导出桥梁的跨越功能;同时在栏杆立柱基座处设置LED点光源，以动态场景增添节假日的欢快气氛。

主梁底部的照明采用大功率LED线性洗墙灯，向下向内照亮桥腹外侧;采用大功率LED投光灯安装在阁楼基座与桥腹部相接的部位，相向照亮桥腹，重点烘托桥梁浑厚雄壮的结构美，见图12。

图12 傅山路桥夜景景观照明效果图Fig.12 Rendering of nightscape lighting of Fushan Bridge

傅山路桥夜景照明设计着重于用光烘托其结构特征，体现桥梁的现代感。景观照明的重点是突出桥梁优美的轮廓外型。根据傅山路桥的特点，景观照明重点分为两个主拱、副拱、拉索和桥腹4个部分。

采用安装在桥面大功率LED投光灯，顺拉索的方向斜向上照亮主拱的底面和侧面;采用安装在桥面大功率LED线性投光灯，向上照亮副拱底面和侧面;拉索上布设LED抱箍灯，间距0.5 m，以表现动态变化的场景，增添节假日气氛。

采用大功率LED线性洗墙灯，向下向内照亮桥腹外侧，采用大功率投光灯，安装在两岸桥台与桥腹相接的部位和拱座与桥腹部相接的部位，相向照亮桥腹，重点烘托桥梁浑厚雄壮的结构美。沿主梁的边缘设置SMD线性洗墙灯，勾画桥梁平直延伸的形态，诱导出桥的跨越功能和其连续流畅感。

云中山路桥夜景照明设计着重表现仿城墙式栏杆和桥头仿古建筑的复古风格。景观照明的重点是突出仿城墙式栏杆的瞭望口、射孔，以及桥头堡、桥腹和拱座，见图13。

图13 云中山北路桥夜景景观照明效果图Fig.13 Rendering of nightscape lighting of Yunzhongshan Bridge

仿城墙式栏杆的瞭望口和射孔采用LED圆形地埋灯，镶嵌在瞭望口、射孔下部，向上照亮整个内部空间;采用大功率LED线型投光灯，照亮桥头堡外墙。桥腹外侧采用大功率LED线性洗墙灯，向下向内照亮桥腹外侧;采用投光灯，安装在拱座处，照亮主拱，重点烘托桥梁浑厚雄壮的结构美。泄洪小拱采用大功率LED线型投光灯照亮其内部空间。

3座桥的桥梁夜景照明设计同时兼顾景观亮化和节能的原则，分别按节假日模式、日常模式和节能模式进行设计。

7 结语

在全球化“趋同”的浪潮下，景观桥梁设计应具有个性，避免“放之四海而皆准”的雷同效果。因此，在景观桥梁设计中反映城市特色、体现地域文化、展示时代风貌的就显得尤为迫切。

景观桥梁设计应注重对当地文化和历史文物古迹的元素符号的提炼，体现人文或自然环境的“形”与“神”，并把周围客观存在的“境”与主观构思的“意”相融合。

景观桥梁设计可以契合地域特征为逻辑起点，以结合历史文化精髓为发展脉络，使桥梁蕴含特定的地域文化内涵，使之成为散发着时代气息、传承历史文脉的标志性建筑。

综上所述，随着时代的发展和技术的进步，景观桥梁的设计，应力图让功能、美学、文化传承与工艺、技术方面达到统一。

［1］太原市市政工程设计研究院，林同棪国际工程咨询(中国)有限公司设计联合体.山西省忻州市云中河景观桥梁工方案设计文件［R］.太原:市政工程设计研究院和林同棪国际工程咨询(中国)有限公司设计联合体，2012.

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