青島膠州灣新區(qū)行人景觀橋梁總體設(shè)計(jì)

青島膠州灣新區(qū)行人景觀橋梁總體設(shè)計(jì)

0公共景觀功能的實(shí)現(xiàn)隨著城市的發(fā)展，人們對(duì)城市生活的要求也在逐漸增加。作為城市和風(fēng)景如畫的地方的公共交通工具，橋梁在城市和風(fēng)景如畫的地方的“景觀主體”和“景觀載體”中的作用也越來越突出。人行景觀橋梁,作為城市或景區(qū)內(nèi)通濟(jì)利涉的公共建筑品,在力學(xué)規(guī)律和美學(xué)法則的支配下,通過精心設(shè)計(jì)和精心施工而成,是人文科學(xué)、工程技術(shù)和藝術(shù)三位一體的產(chǎn)物1青島膠州灣產(chǎn)業(yè)開發(fā)片區(qū)概況膠州灣產(chǎn)業(yè)新區(qū)地處青島擁灣發(fā)展核心圈層,是青島“環(huán)灣保護(hù)、擁灣發(fā)展”重點(diǎn)規(guī)劃、率先啟動(dòng)的四大片區(qū)之一,也是青島市產(chǎn)業(yè)升級(jí)和城市拓展的重要平臺(tái)。本工程位于青島膠州灣產(chǎn)業(yè)新區(qū),擬建人行橋位于躍進(jìn)河上如意湖與躍進(jìn)河交接區(qū)域。本工程人行橋跨徑布置為70m+50m,總長120m,橋?qū)?.9m,臺(tái)后設(shè)置摩阻板,兩岸道路與橋梁順接。2主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(1)氣象青島地區(qū)歷年最高氣溫37.5℃,最低氣溫-16.4℃,歷年平均氣溫12.2℃;歷年相對(duì)濕度73%;瞬間最大風(fēng)速44.2m/s,累年平均風(fēng)速5.5m/s,年平均受臺(tái)風(fēng)侵襲或外圍影響13次。(2)地質(zhì)條件根據(jù)野外鉆探揭露、靜探資料及室內(nèi)土工試驗(yàn),勘察場地地層除1層素填土外,其下地層均由第四紀(jì)海陸相沉積的淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土、粘土及砂土構(gòu)成。擬建橋梁采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ),選用4層粘土作為樁端持力層。(3)主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)a.荷載標(biāo)準(zhǔn):設(shè)計(jì)人行荷載為5kN/mb.通航標(biāo)準(zhǔn):按游船凈空控制,通航凈高不小于2.2m,凈寬不小于15m。c.橋梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面布置:0.45m(人行欄桿)+7.0m(人行道)+0.45m(人行欄桿)=7.9m。d.抗震設(shè)防烈度:6度,設(shè)計(jì)基本地震動(dòng)加速度峰值:0.05g;抗震措施:7度。e.設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期:50a。3青島紅嘴海鷗形橋梁方案人行橋作為城市的重要人造景觀,力求造型美觀、結(jié)構(gòu)新穎、形式多樣青島臨海,銀鷗和黑尾鷗常駐于此;同時(shí)每年10月,青島都會(huì)迎來南遷的紅嘴鷗。成群的海鷗在天空中自由翱翔,時(shí)而追逐魚群,時(shí)而追逐嬉鬧,時(shí)常呈現(xiàn)出萬鷗齊飛的景象。經(jīng)過方案比選,橋型方案中融入海鷗的概念,突出人造景觀與自然景觀的融合,橋梁方案考慮采用兩跨方案,外形采用“海鷗”形的半開口式桁架結(jié)構(gòu)體系。主題結(jié)構(gòu)顏色采用中國紅,在碧水藍(lán)天之間勾勒出橋梁的線形美感,見圖1。4橋面鋪裝結(jié)構(gòu)(1)總體布置海鷗橋?yàn)槿诵袖撹旒軜?跨徑組合為70m+50m,橋面寬度為0.45m(欄桿)+7.0m(人行道)+0.45m(欄桿)=7.9m;桁架采用變高截面,曲線非規(guī)則變化。橋型總體立面布置見圖2。(2)上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)拱肋為多條圓弧順接的擬合曲線,兩跨拱結(jié)構(gòu)形成海鷗飛翔造型。桁架上、下弦桿均采用焊接T型斷面。上弦桿梁高500mm,翼板寬450mm,翼緣與腹板厚均為30mm;下弦桿標(biāo)準(zhǔn)段梁高同上弦桿,在墩臺(tái)位置梁高局部漸變加高至700mm,翼緣的厚度與寬度、腹板的厚度均不變。內(nèi)、外斜腹桿均采用型號(hào)為L200×20的單角鋼,角鋼直接與上、下弦桿的腹板焊接。外斜腹桿與內(nèi)斜腹桿相交位置采用厚度為30mm的節(jié)點(diǎn)板焊接。豎向斜撐采用型號(hào)為L200×20的單角鋼,端部與內(nèi)斜腹桿通過厚度為12mm的節(jié)點(diǎn)板焊接;豎向斜撐相交點(diǎn)也通過厚度為12mm的節(jié)點(diǎn)板焊接相連。上橫桿采用焊接異形工字鋼斷面。翼板、腹板厚度均采用12mm。下翼板與腹板垂直相交,上翼板根據(jù)橋面順橋向變化與腹板形成一定夾角。上橫桿內(nèi)按400mm間距設(shè)置數(shù)道厚度為8mm的加勁肋。上橫桿端部與內(nèi)斜腹桿之間采用熔透焊連接。下橫桿采用型號(hào)為L200×20的雙角鋼,雙角鋼之間填板厚度采用10mm。下橫桿端部直接與下弦桿的翼板焊接。下橫桿水平斜撐采用型號(hào)為L200×20的單角鋼,端部與下弦桿的翼板通過厚度為12mm的節(jié)點(diǎn)板焊接;下橫桿水平斜撐相交點(diǎn)也通過厚度為12mm的節(jié)點(diǎn)板焊接相連。橋面縱梁采用型號(hào)為I16的工字鋼,縱梁底面與上橫桿上翼板焊接相連。橋面縱梁上鋪設(shè)防腐木材橋面板,形成橋面體系。上部結(jié)構(gòu)材料均選用Q345。下部結(jié)構(gòu)橋臺(tái)采用重力式橋臺(tái),基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁,樁基直徑為800mm。橋墩采用一字型橋墩,基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁,樁基直徑為1000mm。(4)邊界處理橋墩、橋臺(tái)采用預(yù)埋鋼板,桁架在支撐處設(shè)置節(jié)點(diǎn)板及加勁板,桁架主體結(jié)構(gòu)利用節(jié)點(diǎn)板將外力傳遞至基礎(chǔ)上。(5)橋面鋪裝橋面鋪裝采用5cm厚菠蘿格防腐木。本橋欄桿設(shè)置鋼立柱,設(shè)置不銹鋼拉索,形成人行欄桿防護(hù)系統(tǒng)。5結(jié)構(gòu)自振分析本橋利用MIDAS/Civil7.8.0對(duì)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模計(jì)算,全橋采用梁單元,建立三維空間有限元模型。其中桁架構(gòu)件均采用空間梁單元模擬。全橋共有726個(gè)節(jié)點(diǎn),1417個(gè)單元。荷載考慮了自重、二期恒載、人群荷載、整體溫差、基礎(chǔ)變位。全橋計(jì)算模型見圖3。(1)靜力分析考慮不利工況的組合,全橋上、下弦桿最大拉應(yīng)力為180.1MPa,最大壓應(yīng)力為184.2MPa;斜腹桿最大拉應(yīng)力為166.2MPa,最大壓應(yīng)力為149.6MPa;斜撐的最大拉應(yīng)力為101.3MPa,最大壓應(yīng)力為78.7MPa。各構(gòu)件應(yīng)力滿足規(guī)范要求。(2)特征值分析本鋼桁架橋豎向整體剛度較橫向剛度大,且抗扭剛度較小。橋梁一階自振模態(tài)為大跨跨中橫向彎扭,一階橫向彎扭自振頻率為2.59Hz;一階豎彎自振頻率為6.80Hz,滿足規(guī)范要求。(3)穩(wěn)定性分析考慮結(jié)構(gòu)自重、二期恒載、人群荷載下的整體穩(wěn)定性分析,一階整體穩(wěn)定系數(shù)為11.6,表現(xiàn)為大跨段上弦桿面外失穩(wěn),滿足規(guī)范要求。斜腹桿分位于上下弦桿腹板內(nèi)外兩側(cè),內(nèi)、外斜腹桿通過節(jié)點(diǎn)板相連,由此控制構(gòu)件的面內(nèi)長細(xì)比。內(nèi)、外斜腹桿平面內(nèi)最大長細(xì)比為60.1,平面外最大長細(xì)比為97.6。滿足規(guī)范要求。6景觀與景觀融合分析橋梁結(jié)構(gòu)之美在于獨(dú)特的造型,合理的比例尺度,生動(dòng)的韻律和色調(diào)、明暗與裝飾的適當(dāng)匹配,其中應(yīng)把橋梁結(jié)構(gòu)的造型和諧與良好的比例放在首位,使之具有秩序感和韻律感(1)橋梁整體線形與結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的匹配。大跨連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)中支點(diǎn)剪力較大,跨中正彎矩較大。本橋利用連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)特性,將梁高施以大膽的曲線變化比例,增大中支點(diǎn)梁高,同時(shí)減少兩跨跨中梁高,借此展現(xiàn)出了海鷗飛翔的曲線形狀,將結(jié)構(gòu)景觀融合進(jìn)當(dāng)?shù)氐淖匀?、文化背景?同時(shí)配以合理、大膽的比例,加以中國紅的色彩,使得橋梁整體個(gè)性張揚(yáng)卻不失美感。(2)整體穩(wěn)定性、局部穩(wěn)定性與景觀融合。本工程為大跨景觀鋼桁架橋,結(jié)構(gòu)組合方式卻有別于常規(guī)的車行鋼桁架橋。本橋整體梁高較高,斜腹桿互為交叉,整體穩(wěn)定性較好;同時(shí),本橋斜腹桿采用豎向交叉型式連接,但同時(shí)又互為三等分,有效減少了面內(nèi)長細(xì)比,局部穩(wěn)定性得到滿足。從橋梁整體立面上看,斜腹桿錯(cuò)落有致,韻律協(xié)調(diào),景觀效果良好。(3)“大體型”與“少用鋼量”的結(jié)合。全橋鋼材重量為162.85t,每平方米橋面鋼材用量指標(biāo)為171kg,結(jié)構(gòu)整體輕巧;同時(shí),全橋總長120m,凈寬7m,最大梁高約9m;橋梁整體壯闊,但各構(gòu)件簡潔輕巧,由此盡顯結(jié)構(gòu)的簡潔美。人行橋的輕盈雅致也通過合理的結(jié)構(gòu)比例體現(xiàn)地淋漓盡致。全橋大部分構(gòu)件均采用成品型鋼。型鋼的優(yōu)勢在于不需再增設(shè)加勁肋,且可從廠家統(tǒng)一采購,構(gòu)件質(zhì)量可得到充分保障。(4)結(jié)構(gòu)主受力構(gòu)件與附屬結(jié)構(gòu)的融合。本橋除了各構(gòu)件受力得到盡可能優(yōu)化之外,也利用上弦桿與互為交叉的斜腹桿,形成橋梁欄桿輪廓及外立面,將主受力構(gòu)件與附屬結(jié)構(gòu)融為一體