丹江口市沧浪洲生态湿地步行桥主桥选型与设计

周 涛 田 卿 何俊荣

长江勘测规划设计研究有限责任公司 湖北 武汉 430010

随着我们社会经济的飞速发展，城市桥梁建设更多的注重桥梁本身构造艺术、形态美学的设计，注重桥梁景观的协调设计。只有完美的设计、符合城市区域景观要求的桥梁，才能成为提升城市生活品质的重要工具，才能成为城市的名片[1]。

1 工程概况

步行桥位于丹江口水利枢纽大坝下游2.9km，横跨汉江，是丹江口市“一江两岸”滨江景观带核心，是丹江口市建设“宜居宜业宜旅”生态旅游城市的重要项目。桥梁右接沧浪洲湿地公园，左接沿江大道，桥梁全长1314m。桥位处汉江百年一遇水位93.78m（黄海高程，下同），最高通航水位90.82m，Ⅲ级航道。

2 主桥方案选型

2.1 设计思路

桥梁的景观主要通过桥梁结构造型来反映，而结构造型需结合文化、周边环境及舒适性来打造。

（1）文化：展现城市风貌，提升城市活力[2]

文化是一种社会现象，是人们长期创造形成的产物，同时又是一种历史现象，是社会历史的积淀物。文化性既是民族性和地方性，又是历史性和时代性。具有文化性的步行桥才能扎根于当地城市，获得城市居民的认可；同时，越具地方文化的城市桥梁，越具标志性，也越能获得认同感。

（2）协调：与环境协调，与生态融合

景观桥梁与环境是一种相互延伸、相互渗透、相互补充的整体。桥梁作为一种带状形态的建筑物，还是需要适合的环境来衬托。河流的形态、两岸的景观等都影响着桥梁的布局，而将桥位选择在恰当的河流区段，使其拥有优美的景观也是传统桥梁择位的重点。合适的桥位和富有特色两岸景观相结合，能创造出不同的桥梁场所体验。

（3）舒适：营造小憩空间，强调快乐体验

当今社会城市生活的丰富性，给桥梁赋予了更多的功能。如果把城市慢行系统打造成城市居民可亲近、愿亲近的小憩空间，强调“人”的快乐体验，一定会深受城市居民欢迎。

2.2 方案选型

根据以上设计思路，结合丹江口市“一江两岸”滨江景观带总体规划，选择了三个桥梁方案进行综合比选。

（1）方案一：水都桥

水都桥案主桥采用现代感十足钢结构，通过变换钢结构油漆颜色并配合灯光亮化效果来展示丹江口作为因水而兴的现代化水电城，主桥采用（55+2×90+55）m镂空钢桁架桥跨越主航道。

图1 水都桥鸟瞰图

（2）方案二：凌波桥

凌波桥以中国古老象形文字“水”为引导，体现丹江口因兴建丹江口水利枢纽的水文化和作为南水北调中线工程源头的“一江清水送北京”深远影响，方案从平面体现“水”文字主干，桥梁融入汉江自然环境。主桥采用（45+45+90+180+90+45+45）m曲线斜拉桥跨越主航道。

图2 凌波桥鸟瞰图

（3）方案三：沧浪桥

沧浪桥以《孺子歌》“沧浪之水清兮，可以濯我缨。沧浪之水浊兮，可以濯我足。”沧浪洲历史文化为题，结合沧浪洲历史和沧浪洲湿地公园建设，方案主桥采用波浪状提篮拱桥，从立面立体模拟波浪形状。主桥采用新颖的（2×100）m提篮钢拱桥跨越主航道。

图3 沧浪桥鸟瞰图

（4）桥梁方案比选

表1 主桥桥型比选表

方案一工期短，工艺成熟，维护费用少，投资较小，景观效果好，作为步行桥实施方案。

3 主桥设计方案及计算

3.1 设计方案

主桥采用（55+2×90+55）m圆形镂空钢桁架桥跨越主航道，主桥全长290m，主桥全宽8.3m，桥面全宽6.0m。主桥桥型布置见图4。

主桥圆形镂空钢桁架桥，圆筒外半径4.15m，内径为3.55m。桁架高度8.3m，桁架节间距5m。

桥墩采用花瓶式桥墩，桩基础。

下部结构主墩采用搭设临时钢栈桥+双臂钢围堰施工；上部结构钢桁架在工厂预制、现场拼装，采用顶推施工。

3.2 结构计算

采用Midas Civil建立空间杆系模型进行结构受力计算。

（1）强度验算

上、下弦杆及腹杆、横梁采用Q345D和Q390D钢材，基本组合最大应力分别为175.7MPa（拉应力）、199.7MPa（压应力）、216.3MPa（压应力）、161.4MPa（压应力），均小于规范容许值，强度验算满足规范要求[3]。

（2）刚度验算

步行桥在人群荷载作用下的跨中最大位移值为60.8mm，即1/1480L＜1/500L，结构刚度满足要求。

（3）稳定性验算

成桥稳定考虑荷载为：自重、二期、人群荷载和风荷载。

在成桥工况下，一类稳定安全系数K=11.46，本桥稳定性满足要求。

图4 主桥桥型布置图（单位：cm）

（4）频率验算

我国《城市人行天桥与人行地道技术规范》（CJJ 69-95）规定人行桥竖弯频率f＞3HZ，跨度较大的桥梁几乎无法满足要求。欧洲规范规定，竖弯敏感频率范围为1.6HZ～2.4HZ[4]，当人行桥的自振频率不在上述敏感频率范围时，认为人致振动问题可以满足要求，否则应检算人行桥在人群步行荷载下的加速度响应是否满足行走舒适性条件。

经计算，步行桥上部结构竖向自振频率为1.46Hz，不在竖弯敏感范围内。

4 结束语

沧浪洲生态湿地步行桥于2018年9月19日正式建成运行后，极大地优化和充分发挥城市湿地公园及附近岛屿的亲水、休闲功能，更加方便市民游园、休闲生活，成为丹江口市新地标景观，显著提升水都城市品位。

经过2年多的运行，步行桥使用状况良好，人行舒适性较好，发挥了巨大的社会效益。