建筑及装饰在桥梁设计中的应用
——谈楚河汉街桥梁设计

胡 喜，崔 赛，万 俊

（武汉市政工程设计研究院有限责任公司，湖北 武汉 430015）

0 前言

随着我国基础设施建设的大发展，桥梁设计从单纯的满足实用性，向实用和景观并重转变，特别是城市桥梁，处于人口集中文化发达地区，对桥梁的景观要求更高。由于城市桥梁往往跨度不大，如果单纯从技术上讲，一座城市桥梁要实现其跨越功能，在技术发达的今天，是比较容易做到的[1]。然而国内对于桥梁工程师的培养由于专业划分过度细化，主要还是局限于桥梁结构小土木方向，而不是涵盖整个建筑结构的大土木，对于建筑学方面的系统学习机会就更少了，因此造成知识面比较窄，一旦涉及到桥梁景观造型往往力不从心。这一方面需要桥梁工程师努力学习，做一个知识面广阔的复合型人才；更重要的是，桥梁工程师需与建筑师、结构工程师（桥梁结构以外的其它结构）合作，发挥各自的专长，不同学科的相互交叉和相互渗透，往往会取得意向不到的良好效果。楚河汉街四座桥梁便是多个专业合作的产品：方案设计以建筑专业牵头进行各专业协调,初步设计阶段、施工图设计阶段则以桥梁专业为主进行各专业协调。桥梁建成以后，取得了很好的社会反响，成为武汉市又一城市名片。

1 项目背景

2009年5月4日，国家发展改革委员会正式批复同意武汉市《大东湖生态水网构建总体方案》，东、沙湖连通工程为大东湖生态水网连通的启动工程。东沙湖水环境治理及配套工程位于武昌中央活动区，不仅是连接中北路商务中心和武昌滨江商务区的纽带，也是“大东湖”地区生态水网水系连通重要工程，同时是东湖风景区与沙湖公园之间唯一的生态廊道，承担着商务办公、居住服务、生态旅游等多种城市功能。东、沙湖连通工程将以楚河为本区域城市空间发展轴，构建“水、路、绿、房”四个层次的城市空间，依托沙湖大桥、中北路、二环线等城市交通干道，形成五大功能区，分别为东沙文化区、2个高尚居住区、办公综合区、教医疗区，见图1。

图1 东、沙湖连通工程用地规划

东、沙湖连通工程开凿的人工渠即楚河，东沙文化区沿楚河延伸即定位为武汉中央文化区的汉街。

楚河汉街路网见图2。

图2 楚河汉街路网图

汉街定位为“中国第一，世界一流，业内朝拜之地”，将打造成世界文化新品牌，以文化为核心，兼具旅游、商业、商务、居住功能的世界级文化旅游项目。由于汉街定位高，楚河四桥的景观功能优先于实用功能，在方案比选时，美学评价超过技术指标成为决定性因素。

2 桥梁总体布局

楚河长约1 500 m，规划红线宽度40 m，通航宽度20 m，通航净空不小于4 m，水深约2 m，其北紧靠东沙大道，南为步行商业街—汉街。本工程共计4座，从东湖往沙湖方向分别为放鹰桥、云中桥、歌笛桥及烟霞桥，见图3。

图3 楚河汉街桥梁总体布置

各桥概况见表1。

表1 楚河汉街桥梁一览表

楚河桥梁设计的总体设计思路为：

（1）强调桥梁的原创性。

（2）桥梁风格与汉街建筑风格统一。

（3）强调桥梁相互间的主次和韵律，创造出各种具有条理性、重复性、和连续性为特征的美的形式—韵律美[2]。

（4）拓展桥梁的功能，使之具有交通、旅游、商业等多功能性。

（5）运用新理念、新工艺和新技术。桥梁采用以钢材、不锈钢、铝合金、混凝土、拉索等材料。

（6）技术先进，安全可靠，适用耐久，经济合理，美观环保，施工可行。

（7）施工工期紧，结构选型优先考虑钢结构。

3 桥梁设计简介

楚河汉街四座桥分别位于东一路、中北路、沙湖大道和烟霞路（沙湖南环路），且每座桥的风格也截然不同。沿楚河自东向西，风格从古典到现代，实现桥梁景观由古至今，由过去到未来的跨越，分别呈现了古典、近代、现代以及超现代的桥梁风格。四座桥每个桥的建筑构思都很有特色，古典的塔楼、高耸的钢架、富有张力的拉索、绚烂的光影，均具有浓厚的艺术气息。桥梁建筑概念阶段定位及效果见图4。

图4 楚河汉街桥梁效果图

桥梁的设计涵盖建筑构思，桥梁主体设计，结构装饰三大块，现分别针对每座桥从不同的角度介绍。

3.1 放鹰桥

3.1.1 建筑美学解析

定位“古之韵”，古典风格。采用了欧洲古典“塔楼”式景观桥设计理念，塔楼屋顶及墙体材料具有古典韵味，与汉街建筑相呼应。实景见图5。

图5 放鹰桥实景

3.1.2 桥梁主体设计

放鹰桥长45 m，宽40 m，标准横断面布置为：3m人行道+3m非机动车道+26.75m车行道+4.25m非机动车道+3 m人行道＝40 m。

上部结构采用单跨45 m直腹板钢箱梁结构，钢箱梁采用单箱9室结构，顶板宽40 m，底板宽36 m，梁高2 m，挑臂长2 m，挑臂端部厚0.27 m，根部厚0.6 m，梁体主要受力钢板采用Q345qC钢板。桥台采用轻型桥台，桥台前墙厚2m，背墙厚0.5 m，耳墙厚0.5 m。1#桥台承台上设置3 m宽人行步道。桥台基础采用钻孔灌注桩，桩径Φ2.0 m，桩顶承台厚3.5 m。桥上管线众多，包含电力、电信、燃气、给水等，管线荷载较重，桥梁设计时需要预留管线过桥空间，并充分考虑管线荷载。桥梁同时应考虑钢桁架装饰构建所增加的荷载。

3.1.3 桥梁装饰设计

放鹰桥装饰含塔楼及桁架装饰。四座塔楼分布于桥的四角；桥入口处，左右塔楼间有方形桁架相连；桥每侧塔楼间有月牙形桁架相连；塔楼为仿哥特建筑风格,其主体结构为钢结构。月牙形桁架与方形桁架饰面层为宝石蓝丙烯酸聚氨酯面漆，方形桁架内铺钢格栅板，中间装饰铭牌。

3.2 云中桥

3.2.1 建筑美学解析

定位“钢之魂”，近代装饰风格。采用钢架、铝合金等近代建筑材料，主体结构呈拱形，拱形钢构高低错落，“蛋壳”型设计将形式美和结构美有机结合，形成艺术景观和变化的光影效果,样式新颖独特，具有标志性。实景见图6、图7。

图6 云中桥实景（一）

图7 云中桥实景（二）

3.2.2 桥梁主体设计

w为离子动能，为W⊥垂直直于磁场方问离于能量的分量，H0为腔中部的磁场，H磁镜为两端的磁场。在离子运动过程中设动能和磁矩不娈条件下：在纵向磁场柱体中的带电离子将被封闭在磁镜内。

云中桥由两座桥组成：上跨中北路高架桥及跨楚河桥，其中跨楚河桥分五幅，包括两座车行桥及3座管线桁架桥。

高架桥为36 m+40 m+60 m+46 m钢箱梁。桥宽17 m，双向四车道，标准横断面布置为：0.5 m防撞护栏+0.5m路缘带+（3.75+3.5）m车行道+0.5m路缘带+（3.5+3.75）m车行道+0.5m路缘带+0.5m防撞护栏=17 m。上部结构采用带圆弧倒角的斜腹板钢连续箱梁。钢箱梁采用单箱3室结构，顶板宽16.8 m，底板宽8.425 m，梁高2.3 m，挑臂长3.4 m，挑臂端部厚0.3 m，根部厚0.65 m，梁体主要受力钢板采用Q345qC钢板。桥墩采用花瓶形板式墩，墩顶宽7.0 m，墩底宽3.5 m，墩厚1.7 m，截面边角设置R=100 mm的圆倒角，墩宽过度段为圆弧形。联接墩墩顶顺桥向厚度通过圆弧增大至2.2 m。

跨河桥左幅桥宽25.5 m，右幅桥宽21 m，中央分隔带宽10.25m，断面布置为：10.5m非机动车及人行道+15m车行道+10.25m中央分隔带+14m车行道+7 m非机动车及人行道+0.25 m分隔带+3 m电力管线桥＝60.0 m。上部结构采用37 m+41 m=78 m直腹板钢箱梁结构。左幅钢箱梁采用单箱5室结构，顶板宽25.5m，底板宽21.5m，梁高2.4m，挑臂长2m，挑臂端部厚0.27m，根部厚0.6m，梁体主要受力钢板采用Q345qC钢板。右幅钢箱梁采用单箱4室结构，顶板宽21m，底板宽17m，梁高2.4m，挑臂长2m，挑臂端部厚0.27m，根部厚0.6m，梁体主要受力钢板采用Q345qC钢板。管线过桥钢桁架宽3m，高3.3m，上下弦杆尺寸均为0.3m×0.5m，腹杆尺寸0.3 m×0.28 m，梁体主要受力钢板采用Q345C钢板。桥墩采用方柱墩,桥台采用轻型桥台。

由于过桥管线众多，所有桥梁需充分考虑管线重量。钢结构空间网架装饰结构荷载也应充分考虑。

3.2.3 桥梁装饰设计

云中桥采用钢结构空间网架。中北路高架钢架采用椭圆形，跨河桥钢架均采用半圆形，钢架见均用钢管连接。高架桥钢架焊接于主桥箱梁外挑上，跨河桥钢架焊接于桥梁栏杆上。整个装饰效果在视觉上及具冲击性。

3.3 歌笛桥

3.3.1 建筑美学解析

定位“力之魂”，现代风格。富于变化的拉索像优美的音律，与极富雕塑感的桥塔结合起来，蕴含无限的张力。实景见图8。

歌笛桥长77 m，宽40 m。桥面布置为：5.5 m人行道+11.5 m车行道+0.5 m防撞护栏+5 m分隔带+0.5 m防撞护栏+11.5 m车行道+5.5 m人行道＝40 m。

上部结构采用36 m+41 m=77 m直腹板钢箱梁结构。钢箱梁分左、右两幅，每幅宽17.5 m，采用单箱5室结构，顶板宽17.5 m，底板宽17.0 m，梁高1.8 m，挑臂长0.25 m，高0.26 m，左、右两幅钢箱梁间通过“工”字钢连接成整体。梁体主要受力钢板采用Q345qC钢板。桥墩采用方柱墩,桥台采用轻型桥台。桥塔分为高低塔，低塔根部钢箱截面为1.2 m×1.2 m，塔顶钢箱截面为0.6 m×0.6 m；高塔根部钢箱尺寸顺桥向为2 m，横桥向为1.5 m，塔顶钢箱尺寸为0.8 m×0.8 m；高塔之间横撑采用φ203×16的无缝钢管连接，共9道横撑。索体和锚具为成品索体，在钢塔及钢梁处通过耳板连接。高塔索面为空间索面，低塔为平面索面。

3.3.3 桥梁装饰设计

歌笛桥主桥未做过多修饰，桥梁栏杆采用钢栏杆，立柱造型与钢塔造型接近，风格统一。

3.4 烟霞桥

3.4.1 建筑美学解析

定位“光之韵”，超现代风格。整个造型类似鸟巢，白天在阳光照射下，“纽”带变幻的钢结构形成了光影对比；夜晚间，彩色变幻的LED如与周边的商业气氛浑然一体，生动协调。钢格栅形成光影效果，加上扭曲的造型，形成了独特的空间感觉。实景见图9、图10。

图9 烟霞桥实景（一）

图10 烟霞桥实景（二）

3.4.2 桥梁主体设计

烟霞桥桥长70 m，宽33 m，斜交角80度。桥面布置为：1 m分隔带+3 m人行道+4.5 m非机动车道+16 m车行道+4.5 m非机动车道+3 m人行道+1 m分隔带＝33 m。

上部结构采用22 m+26 m+22 m=70 m直腹板钢箱梁结构。钢箱梁采用单箱10室结构，顶板宽33 m，底板宽 30 m，梁高 1.5 m，挑臂长 1.5 m，挑臂端部厚0.3 m，根部厚0.6 m，梁体主要受力钢板采用Q345qC钢板。桥墩采用圆柱墩,桥台采用轻型桥台。

桥梁采用钢结构空间网架，由于网架扭曲的造型，装饰对桥梁主梁受力复杂，设计时需充分考虑。

3.4.3 桥梁装饰设计

烟霞桥装饰以十九片偏离5°角的钢构架组合成一个“变奏”的几何曲面。构架采用纯钢结构，箱形钢架及钢管组成。钢结构空间网架直接焊接于主桥钢箱梁上。钢架柱采用600 mm×300 mm×14 mm×14 mm箱形钢架，顺桥向间距3.5 m，系杆采用Φ114×6.0 mm钢管。

烟霞桥装饰的另一个特点便是灯光效果。桥上安装了24 250盏点状星光灯，可以变幻七种色彩。它的画面“像素”比其他桥梁亮化画面高，可以用于播放广告或者视频短片等。因为桥景观的造型是个曲面，当图案或画面显示时，会面临不是平面而产生阅读起来出现的“哈哈镜”一般的变形。“这会成为这座桥梁亮化的独特之处。”为了达到良好的景观效果，首次应用了舞台灯光效果，采用聚光、“洗”墙灯、脚光、灯带等先进技术，使夜间城市建筑五彩缤纷，其独特的变奏成为中国第一座非平面的桥梁LED屏。

4 结语

一座艺术化的桥梁是桥梁工程师、建筑师及结构工程师等得通力合作的成果。随着知识大爆炸，专业间划分越来越细，在追求本专业往高端发展的同时，专业间的合作、综合发展也同样值得重视，而这一点也往往是我们所忽视的。在桥梁领域运用建筑美学，在国际上还处于一个起步阶段[3]。楚河汉街桥梁的成功经验值得借鉴。

[1]项海帆,等.桥梁概念设计[M].北京:人民交通出版社,2011.

[2]盛洪飞.桥梁建筑美学[M].北京:人民交通出版社,2001.

[3]王应良,高宗余.欧美桥梁设计思想[M].北京:中国铁道出版社,2008.of Chu River