太原市跻汾桥工程总体设计

戴 伟

（同济大学建筑设计院（集团）有限公司，上海市 200092）

1 项目背景

本桥位于正在启动的太原市南部长风商务文化区，该区域是太原新区开发建设的龙头，是太原城市建设的重中之重。

长风文化商务区将建设具有21世纪新形象和体现晋阳文化特色的市政中心、国际会展中心、大剧院、音乐厅、图书馆、博物馆、科技地质馆、体育场馆和高档写字楼、宾馆、酒店、大型购物城等，将建成一批具有梯级立体感、富有建筑艺术特点的系列建筑群。

长风文化商务区的建设将是历史上锦绣太原的再现。

2 项目概况

本桥位于长风商务区中轴线上，跨越汾河；西连大剧院东平台，东连学府街，位于学府街至文化岛的延伸线上，同时与汾河东西两岸公园相衔接。

本桥为专用景观人行桥，全长1053.2 m，包括南北两线跨河主桥（其中南线桥长446.1 m，北线桥长535.1 m），一座跨线（滨河东路）天桥，以及与两岸滨河公园相接的引桥。

主桥采用三跨“V形刚构—连续梁”结构。桥梁人行道净宽6.0 m，见图1。

主梁为空间圆弧形梁，圆弧半径283.5 m，两座桥梁交叉错落，保证交叉下穿处2.5 m行人通行净空。

3 桥梁建筑构思

3.1 桥梁设计理念

纽带，是一种联系，可以是绳子，可以是人，也可以是桥。

图1 设计效果图

本桥将原规划中并行的两座人行桥通过纽带的设计理念连接到了一起，形成了一座极具特色的双弧交叉空间交错桥面人行桥。

不但满足了原规划人行桥各种功能需求，并且也为长风商务区增加了一个地标建筑。

结构处理时，将纽带人行桥拆分成两条弧形的人行步道，通过平面的的扭转交错，南北两桥（步道）间以拉杆相互连接，形成一个整体，见图2。

图2 建筑设计理念

弧形的最高点空间错开，通过立面的高低起伏满足交错下穿和下层行人的通行需要。

桥中的平台架设于两条步道的等高处，除了将两个步道连接成整体的结构要求，也提供一个在不同步道上行进的行人重新选择方向的机会。原本出发点不同的人出现、相遇，形成动人的戏剧化效果。

双弧交叉的桥面与连续变化连接杆件，巧妙地形成了一个DNA分子的空间结构，给本桥赋予了新旧传承的深远含义，象征着太原市依托老城区向新城区不断发展的未来。

3.2 桥梁设计手法

针对国内首创的双弧交叉的空间交错桥面，以及桥位所处的重要空间位置，为了充分体现桥梁轻盈、飘逸、流畅的理念，创新性地在125 m跨度的连续梁上采用了2 m高度的箱梁截面，高跨比达1/62.5。

在平面布置上充分考虑双弧交叉点距离、与大剧院平台接口位置等因素，确定弧形平面半径为283.5 m，见图3。

在立面布置上，综合考虑与本桥相接的各个部分（大剧院平台、滨河公园、滨河东路等）的高差、平面交叉点净空，以及百年一遇的洪水位高程，确定竖曲线半径为800 m，巧妙地联接了各个不同高程的建筑设施。

通过综合考虑各种因素，使得桥梁在满足交通功能的同时，也满足了桥区周边的景观环境与城市规划，将结构形态与文化内涵巧妙融合，表现了建筑与结构的完美结合。

3.3 夜景照明构思

本桥照明设计理念——纽带。

（1）桥梁侧面照明

为配合桥侧照明，在钢箱梁截面两侧设置了穿孔钢板，在钢板中设置了七彩变幻灯光，见图4。

图4 夜景效果图

（2）桥底和桥墩照明

为突出桥墩及桥梁轮廓，选用白色洗墙灯照明。

（3）桥面照明

考虑到景观需要，在桥面上不设置高挑灯照明，而是在桥梁栏杆和地伏上设置白色光照明。不仅增加了专用人行桥的浪漫气质，也实现了见光不见灯的艺术效果。

4 桥梁总体布置及结构简介

本桥为专用景观人行桥，全长1053.2 m，总建筑面积为8715 m2，其中包括南北两线跨河桥梁，一座跨线天桥，其中南线桥长446.1 m；北线桥长535.1 m；以及三座楼梯。

主桥为V形刚构七跨（南线）八跨（北线）连续梁结构体系。

主梁宽7.6 m，采用分离双箱梁截面；标准段梁高2.0 m，V形刚构支点梁高5.0 m。中跨侧梁高变化段长度17.2 m，渐变至梁高2.0 m，边跨侧变化段长12.5 m，渐变至梁高1.5 m。

分离双箱净距1.5 m，布置景观亮化的照明灯具。

南北两线主桥通过28根连杆和中间平台连接互通。连杆间距5.0 m一道。

桥梁采用空间圆弧形梁，圆弧半径为283.5 m，两座桥梁交叉错落，保证交叉下穿处2.5 m以上行人通行净空高度。

主墩采用钢箱截面V形桥墩。在相交处，上层桥梁采用钢箱支撑，通过下层桥梁传至基础。边墩采用V形钢桥墩，采用矩形截面。

5 技术创新

本桥的最大特色在于大跨度双弧交叉空间交错桥面的人行桥。

本桥属特大跨度人行桥，桥梁主跨达125 m，采用等高度钢箱梁，梁高仅2 m，高跨比达1/62.5。加之整个桥梁均位于圆弧曲线上，空间结构的受力模式也大大增加了设计难度。

为使结构受力合理，安全可靠，在如下五个方面进行了技术创新：

5.1 组合受力体系

为了提高结构整体刚度，采用了单V形刚构连续梁形式，利用空间交叉的两线桥梁结构互相连接组合受力。

5.2 设计与科研紧密结合，完善人行桥舒适性设计

人行桥除了保证结构本身受力安全外，最重要的一个设计指标是结构基本频率，评判标准是结构适用的舒适度。

详细的结构动力分析显示本桥基频仅为1.125 Hz，远低于《城市人行天桥与人行地道技术规范》（CJJ69-95）中规定的最小基频3 Hz的要求，且有多阶低频落入可能发生人行桥人致振动的敏感频率范围，见表1。

表1 人行桥模态系列表

针对以上情况，为了保证桥梁使用性能和安全性能，进行了《人行桥振动分析研究》，对桥梁结构的使用舒适性进行了专项研究。

通过专项研究，指导设计采取了相应优化措施——对上部结构的质量和下部结构的刚度进行了调整。调整后的结果显示：该桥将不会出现人致侧向大振幅振动，人行舒适性满足要求。

此外，针对桥梁实际运营中可能出现的超过舒适度要求的大振幅侧向振动的状况，根据研究成果，设计还采用了两个预案：

（1）在两桥中间的连杆处设置粘滞阻尼器，可以解决运营过程中意外导致的人致振动，见图5、图6。

（2）在跨中箱梁内增加调频质量阻尼器（TMD），也能保证及时有效地解决运营过程中可能出现的人致振动情况。

5.3 设计与科研紧密结合，完善高烈度区人行桥抗震设计

桥位处属8级烈度设防区。

图5 设置阻尼器预案

图6 荷载频率与动力放大系数及阻尼比的关系图

根据地质勘察报告显示，桥位处存在20 m厚的液化层。

桥梁为曲线空间结构，加上单线长达446 m(535 m)，抗震设计时需考虑三向地震效应。因此地震作用影响力比相同跨径的直线梁桥大得多。

针对以上情况，进行了《结构抗震性能计算》，对人行桥的抗震性能进行了专题研究。

通过抗震专题研究，结合实际构造情况，设计采取了以下措施增强结构的抗震性能：

（1）因本桥采用单V刚构，地震效应在主墩处最大，故主墩的墩身和承台通过冷拉钢筋进行锚固，并在主墩钢箱内填灌微膨胀混凝土，使之与外套钢箱结构形成组合截面，增强结构抗震性能。

（2）边墩的墩身与承台基础采用锚固架形式进行有效锚固，并在墩底0.5 m高度范围内灌注混凝土，有效防止地震来袭时钢结构可能出现的失稳状况。

（3）桥墩与上部结构间采用能抵抗水平力达竖向承载力20%的球钢抗震支座进行联接。采用球钢支座同时还有利于空间曲线桥梁的非约束方向的自由位移。

5.4 桥梁抗风性能研究

本桥纤长薄柔，为曲线细长结构，因此还对桥梁的抗风性能进行了研究。

（1）颤振稳定性分析

通过颤振稳定性分析表明，桥位处的基本风速小于颤振检验风速，因此结构满足颤振稳定性检验要求。

（2）静风失稳分析

通过静风失稳分析表明，结构稳定系数较大，不会失稳。

（3）抗风构造措施

在分离双箱的主梁钢箱两侧设置了穿孔钢板，不但造型美观，便于设置亮化灯具，同时对整个主梁截面起到了风嘴的作用。

综合以上措施，结构的抗风性能良好。

5.5 细节设计

（1）南北两线桥交叉点节点设计

要形成交错的空间结构，两桥交叉点的联接成为关键节点。

从局部范围来看，平面曲线半径较大，偏角较小；从美观方面考虑，为了和28根连杆协调一致，采用了连杆和销轴立柱一一对应的布置。

交叉点上层桥面通过销轴立柱与下层桥面联接在一起。立柱两端均采用销铰，纵桥向可自由转动。

6 结语

太原市长风文化岛跨汾河学府景观桥（跻汾桥）的设计于2009年10月完成，大桥于2009年10月开工，历时一年多的时间，2010年11月已竣工通行。跻汾桥的建成，让美丽的汾河上又多了一道靓丽的风景线，见图7。

图7 桥梁建成后的实景照片