界首市裕民桥重建方案研究

李文治，罗虬鑫

(1.上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司 上海市 200125； 2.上海浦东建筑设计研究院有限公司 上海市 201204)

界首市位于安徽省西北边陲，面向华东经济圈，背靠中原腹地，是东西进出的重要门户，沙颍河是淮河最大支流，自西向东蜿蜒穿过界首市城区。沙颍河景观带全长7.8km，以“编织多彩森林河、复兴活力海绵城”为目标，使界首从“单边临水”向“水城协同”型转变，而裕民桥正是沙颍河景观风貌带上的一个重要节点。

1 项目概况

裕民桥始建于1992年12月9日，竣工于1994年8月26日，由淮北市濉溪县水利局勘测设计，界首市水利局建筑安装公司施工。大桥总长约180m，宽约9m，与沙颍河正交，跨径布置为50.7+72+50.7=173.4m(现场测量)，采用了V型变截面连续刚构形式，并设置有32m宽通航孔。

图1 裕民桥实景照片

裕民桥经过二十多年服役，其上下部结构均出现较多病害，存在较大安全隐患，根据相关检测报告已被鉴定为危桥，已设置路障禁止机动车通行；并且，随着沙颍河航道等级的提升，裕民桥已经严重妨碍通航，很大程度上影响了区域经济的发展；此外，在景观方面也亟待提升以配合沙颍河生态景观带的建设，因此需要对其拆除重建。

2 周边现状及规划

裕民桥两端解放大街与裕民路，现状均为商业区，道路宽度约12～21m，一幅路，机非混行，水泥混凝土路面，有较多商铺和摊贩进行商业活动。裕民大桥东北侧为七七广场，为纪念抗日死难烈士而修建，矗立有“七七抗战纪念碑”，是重要的爱国主义教育基地；裕民大桥西北侧为界首市清真南寺，是界首市穆斯林进行宗教活动的中心场所之一；裕民桥南侧200m处为福通广场，为纪念民族英雄、元末农民起义领袖刘福通而建。

根据《界首市城市总体规划(2014～2030年)》，裕民桥南侧裕民路、北侧解放大街规划红线均为32m。桥位附近多为商业用地、商住混合用地、二类居住用地以及社会福利用地。桥两侧分别保留有七七广场和福通广场，供市民休闲游憩。桥位附近沙颍河两岸规划为沿河景观带、桥头公园。

图2 桥位周边规划

3 设计理念及设计原则

根据城市规划，裕民桥所在道路为城市商业轴线，桥位上下游相距约800m各有一座机动车桥跨越沙颍河，可满足附近区域机动车交通需求，因此机动车通过本桥的交通需求不明显；而两岸商业、住宅及广场、公园等休憩场所的居民、游人出行过河的需求较迫切。

3.1 裕民桥总体设计思路

(1)裕民桥桥位及引桥、梯道的设置符合界首市的最新规划成果。

(2)充分考虑通航条件、防洪、交通等各方面的影响因素，合理布置道路平纵横断面。

(3)以人为本，沟通两岸商业和旅游景点，考虑行人、非机动车通行便利，满足舒适度要求。

(4)重视桥梁景观设计，力求大桥总体平纵线形完美结合、结构造型新颖，同时与周围环境和谐协调，力求成为界首市的新地标性建筑。

3.2 桥梁重建设计原则及标高控制

(1)满足桥梁中跨通航孔在最高通航水位下，通航净空不小于10m的要求。

(2)满足五十年一遇防洪要求，洪水位39.6m。

(3)沙颍河堤顶路作为抢险道路下穿主桥边跨，净高不小于4.5m。

(4)纵断面满足上述三条控制标高的前提下，兼顾非机动车道的有关要求和景观要求，尽量加大纵坡，缩短桥梁总长。

4 主桥布置及桥型比选

4.1 主桥跨径布置

根据桥位处沙颍河通航净空尺度(110×10m)以及弯道加宽、防撞需求，新建裕民桥的主跨跨径应在140m左右；适合于此跨径的桥型有预应力混凝土连续梁桥、下承式系杆拱桥、矮塔斜拉桥及自锚式悬索桥等桥型。

根据防洪需求，主桥北侧边墩须放置在规划大堤以北，不得侵入规划大堤坡脚线，且施工期间承台基坑不得影响现状大堤安全；主桥南侧边墩须设置在规划大堤以南，并且离开大堤约20m，为远期退堤预留空间，同时考虑不得影响规划沿河南路净空。因此，可确定边跨为55～60m左右，主桥总桥长为250m左右，边中跨比例约为0.39～0.43。

如采用三跨预应力混凝土连续梁，结构本身梁高较高(支点约8m～跨中约3m)，景观性差，并且受通航净空和堤顶防洪通道净空限制，将导致桥面标高过高，两岸接线极为困难，因此不推荐三跨预应力混凝土连续梁结构。

矮塔斜拉桥也称为部分斜拉桥，是介于连续梁桥与斜拉桥之间的一种新型桥。该桥型同时具有斜拉桥与连续梁共同的美学景观特征、灵活的跨径布置、简便的施工条件以及较好的经济价值，因此在100～200m跨度的桥梁中普遍使用。但是，三跨矮塔斜拉桥边中跨跨径之比一般在0.5～0.6左右，本桥仅为0.39～0.43，边跨容易出现负反力问题，因此不推荐该桥型[1]。

系杆拱桥兼有拱桥跨越能力大和简支梁桥对地基适应能力强两大特点，同时系梁高度较低，是平原地区大跨度组合结构桥梁的重要发展方向之一，并且其立面上线形富于变化，有韵律感，是有竞争力的方案之一。

综上所述，本次主要对自锚式悬索桥及下承式系杆拱桥方案进行比选。

4.2 主桥方案一：自锚式悬索桥方案

根据规划航道资料，沙颍河航道中心线与裕民桥斜交角度较小(约10°)，布跨时考虑采用斜桥正做的方法，方便施工和设计。

主桥采用双塔三跨自锚式悬索桥，跨径组合为58m(边跨)+142m(主跨)+58m(边跨)=258m，斜交正做。桥面纵坡2.5%，跨中设3000m半径竖曲线。主跨主缆垂跨比为1/6.94，为平行索面，吊索间距6.1m。

主桥标准段桥面总宽15m，桥面布置为：1.5m吊索区+12m人行和非机动车道+1.5m吊索区=15m。在桥梁末端设置加宽段，满足索缆锚固构造要求。

主梁采用双边箱钢梁形式，钢梁采用Q345qD钢材，标准梁高2.2m，边跨主缆锚固段采用钢筋混凝土箱梁结构，边跨支座处加高到3.5m。吊索分别锚固在两侧悬臂隔板上，锚固结构为锚管形式。

主缆采用Φ5×91镀锌铝高强钢丝索股，采用热铸锚散开锚固与主梁端部。吊索采用平行钢丝索，吊索间距为6.1m，单吊索布置，吊索主缆端锚固采用销接式；梁端锚固采用锚管式。

索塔为圆柱形，实心钢筋混凝土结构，采用C50混凝土，塔高50m，直径从根部4.5m渐变到顶部2m。边墩采用2m×2m柱式墩，基础均采用1.5m钻孔灌注桩，混凝土采用C30水下混凝土。

桥位处沙颍河航道通航繁忙，并且实际通航船型远大于Ⅳ级航道的标准船型。施工期间可采用钢管桩及贝雷梁作为支架吊装加劲梁，临时通航孔可达到单孔双向70m或双孔双向2×37m，可满足施工期间临时通航要求。

图3 主桥方案一平面

图4 主桥方案一立面

4.3 主桥方案二：下承式系杆拱桥方案

主桥方案二为单跨150m系杆拱桥，主桥跨径布置为54m(引桥)+150m(主桥)+54m(引桥)=258m。

系杆拱桥标准横断面布置为：1.5m(系杆区)+12m(人行和非机动车道)+1.5m(系杆区)=15m。在桥梁末端设置10m加宽段，满足拱脚构造要求，并且在其上设置景观平台。

拱肋采用矩形断面，高2.6m，宽1.5m，为钢箱结构。拱肋内倾，两拱肋之间设置4道钢箱型风撑。

系梁梁高为2.2m，采用预应力钢箱梁，中间设置横梁，横梁间距3m，端横梁为箱形断面，与拱肋、系梁等固结形成整体框架。

桥面板采用组合梁，厚25cm；上跨大堤引桥采用钢混叠合梁结构，跨径长54m，梁高2.5m；采用钢筋混凝土桥墩，桩基采用Φ1500mm钻孔灌注桩。

施工时先进行桩基、承台和墩身的施工。钢结构采用工厂预制，现场顶推或者吊装。施工期间临时通航孔的设置同方案一。

图5 主桥方案二平面

图6 主桥方案二立面

4.4 方案比选

方案一和方案二各方面比选详见表1。

方案一和方案二均可满足交通功能，且方案二较方案一技术更成熟，工程经济型也较好，但考虑到下游800m沙河大桥、下游6.5km东环路大桥均已是下承式系杆拱桥，该方案不符合城市桥梁“一桥一景”的要求，故不推荐此方案。

方案一外形可采用传统尖塔式构筑，将界首剪纸民间艺术融入到桥梁的装饰中，其在视觉上给人以透空的感觉和艺术享受；选用剪纸红色为桥梁色彩，寓意喜庆、吉祥，同时与桥头的“七七抗战纪念碑”呼应，纪念在民族解放战争中抛头颅洒热血的英烈们。

表1 主桥方案比选表

图7 主桥方案一景观意向

综上所述，结合本桥为沙颍河景观风貌带的重要节点，肩负成为界首新地标、提升城市形象的使命，故推荐采用方案一。

图8 主桥推荐方案立面效果

5 梯坡道设计及方案比选

梯、坡道布置：大桥两端通过人行梯道桥及非机动车推行坡道桥落地，梯道净宽3.5m，坡道净宽为7m。根据坡道平面布置形式的不同，提出以下两个方案。

5.1 梯坡道方案一：一字型梯坡道

方案一坡道采用一字型，沿道路走向布置。南岸坡道和梯道向南上跨沿河南路后(净空4.5m)，人行梯道以1∶2坡度落地，非机动车推行坡道以1∶12坡度落地，坡道落地点距离牛行街路口约75m。裕民路在牛行街和沿河南路之间的路段为步行街，设置隔离桩禁止机动车通行。

北岸人行梯道直接落地，坡度1∶2，落地点与新华街距离为26m，非机动车推行坡道向北上跨新华街后(净空4.5m)落地，落地点距离吉甫街23m；吉甫街至桥头路段为步行街范围，设置禁止机动车通行，见图9。

图9 梯坡道方案一平面示意图

5.2 坡道方案二：二层螺旋坡道

方案二坡道采用两层螺旋型布置形式，通过两层桥折返落地。南端非机动车坡道为东、西两座螺旋坡道，净宽3.5m，坡度1∶12，人行梯道也分为东、西两条，分别布置在两座螺旋坡道中间，净宽3.5m，坡度1∶2；北端设螺旋非机动车坡道一座，布置在主桥西侧，净宽7m，坡度1∶12，设置人行梯道两座，一条设置在螺旋坡道中间，另一条从主桥端部向北布置，净宽为3.5m，坡度1∶2。各条坡道均设与堤顶路连接的通道，如图10。

5.3 梯坡道方案比选

(1)从通行角度，方案一行人及非机动车上、下桥方便，交通组织简单，直行顺畅，但是落地点距离桥头较远，绕行距离较长；方案二落地点靠近桥头，方便行人和非机动车过路后上桥，且可与堤顶道路沟通，方便游人沿河观景，但是转弯较多，不如方案一通行顺畅。

图10 梯坡道方案一平面示意图

(2)从安全角度，两个方案坡度均为1∶10～1∶12，满足无障碍要求，但方案一需要设置警示标志、灯光及路面障碍设施来保证下坡速度不至于过快而发生危险，方案二通过自身的折返限制非机动车下坡速度。

(3)从经济角度，方案二比方案一占地面积小，拆迁量小，造价低。

(4)从景观角度，方案一简洁明快，行人通过时视野开阔，总体景观较好，方案二略有压抑感。

(5)从结构复杂性角度，方案一结构简单，方案二结构略复杂。

综合考虑梯坡道的交通功能、安全、经济、合理、景观等因素，推荐采用方案一。

图11 裕民桥总体布置效果图

6 结语

界首市裕民桥是连接沙颍河北岸解放大街与南岸裕民路的重要通道，也是沙颍河景观风貌带上的关键节点。从方案构思、主桥跨径布置、梯坡道方案设计等方面进行论述、比选，最终推荐自锚式悬索桥主桥和一字型梯坡道落地方案。裕民桥虽然只是一座人非桥梁，但综合考虑了通航条件、防洪条件、与横向道路关系、与周边历史建筑关系等限制性因素，实现了其交通功能，并完美地与周边环境相匹配，可为同类工程提供借鉴。