浅谈箱梁双层交通在某校园景观桥中的应用＊

祝明桥， 卢忠良， 汪建群， 蒋 俏

（湖南科技大学 土木工程学院，湖南 湘潭411201）

随着经济的发展和社会的进步，人们对于景观的要求、视觉的享受都在不断提高.桥梁作为工程技术与艺术完美结合的结晶，往往横跨在江河、湖泊以及城市交通线路之上，成为人们审美的对象.在审美艺术、工程技术与通行功能的相互制约中，现代桥梁必须依靠更为先进的技术、节能环保的设备材料以及合理实用的设计理念.双层交通箱型桥不仅通行平顺舒适、造型简洁美观，而且结构受力性能好、抗弯和抗剪刚度大，由于其后期养护维修工程量小、抗震能力强等特点，使其成为城市桥梁设计的较佳方案［1］.本文以某景观桥工程实例为例，总结及探讨双层交通在城市交通中的应用.

1 双层交通

1.1 概念

双层交通在不多占用土地资源的情况下，增加了交通通行流量.桥梁的双层交通按其组合形式一般分为两种：一种是上下为两个独立的桥面，如图1所示［2］，两桥面通过立柱框架架起，形成双层桥面的双层交通；另一种为箱型桥梁，如图2所示，上下为两个桥面，通过腹板连接成一个整体，即可将桥梁截面设计成箱型截面，通过桥墩或立柱框架架起，两层桥面均可实现车辆或行人的通行.

1.2 研究现状

国外在20世纪60年代就开始出现双层桥梁，主要分为公路与人行道、公路与地下铁路以及公路与铁路等可用于相互独立通行的交通设施.其中，委内瑞拉卡罗尼河桥可算是最早的双层桥，建于1964年，由莱翁哈特教授设计，上层作为公路桥面，悬臂人行道设计在下层两侧.奥地利的帝国桥于1980年建成，被认为是世界上第一座真正多功能的双层桥，上层桥面为公路的六个车道，地铁道敷设于箱梁内，这是一座公路与地铁两用桥，2×3.5m人行道设于箱梁桥的两侧，该桥的建成为混凝土箱型双层桥梁的发展起到了重要的推动作用［3］.1992年加拿大跨越鲍河兴建了一座双层桥面的曲线桥，这是一座用于轻轨交通工具通行的桥梁.日本明石海峡大桥坐落在日本神户市与淡路岛之间，为三跨二铰加劲桁梁式吊桥，双向六车道，大桥于1988年5月动工，1998年3月竣工.厄勒松海峡大桥建于2000年，大桥连接丹麦和瑞典，其主跨跨度达490m，成为当时全欧洲最长的公路铁路两用桥［4］.

自改革开放，特别是20世纪90年代以来，随着国内建设的不断兴起，国内流量不断增加，大跨度桥梁得以发展，目前长江上已建和在建桥梁共100座，其中实现双层交通的桥梁就有20座以上［5］.为缓解交通拥挤状态，坐落在天津中山路南端、横跨海河之上的金刚桥于1996年改建成为一座双层桥，上层供机动车通行，下层利用旧墩台，供非机动车和行人通行［6］.武汉天兴洲长江大桥是武汉的第六座长江大桥，第二座公铁两用桥，于2004年9月28日开工，2009年12月26日建成通车，其超过厄勒松海峡大桥成为世界最大公铁两用桥，下层为可并列行使四列火车的铁道，主桥长4 657m，主跨504m，总投资约110.6亿元人民币［7］.天津市永乐桥，其主桥为双层桥，上层为钢梁支撑的双向六车道沥青路面，下层通过吊杆悬吊在钢箱梁组成的巨大梁格上，内设有人行道、观景平台等出入口，于2008年投入运营［8］.上海闵浦二桥于2010年5月21日建成通车，主桥总长436.65m，上层为二级公路，双向4车道，桥面宽度18m，下层为双线轻轨.

武汉杨泗港长江大桥于2011年开工，是武汉市长江上的第十座长江大桥，为双层钢桁梁悬索公路桥，初定主跨1 700m，它位于武汉长江大桥上游约6km处，路线全长约5.8km，双向8车道，设计工期4年.为让通行能力大大提高，新斜港大桥主桥设计为全钢结构的双层桥面桁架式拱梁组合体系，上层桥面为东环南延快速路，宽为41.6m，下层桥面为地面道路，宽48.6m，均铺设沥青桥面.沪通铁路长江大桥为公铁两用斜拉桥，大桥全长11.07km，采用公铁合建，铁路为四线，公路为六车道，沪通铁路大桥设计方案于2013年11月通过国家评审正式实施，大桥于2014年2月28日正式开工.

本文以某景观桥工程实例为例，总结及探讨双层交通在城市交通中的应用.

2 某景观桥工程实例

2.1 工程概括

某景观桥工程为一跨越学校人工湖泊的桥梁，连通综合办公楼和其他教学楼，也是通往学校南北校区的主要路径，其行人流量较大.桥梁跨越的人工湖泊为带状月牙形状，称为月亮湖，为学校分隔南北两校的必不可少的风景线，如图3所示.该景观桥除需要满足使用功能及工程技术的要求外，景观上也应融入周围的环境，成为学校标志性的景观桥梁.

根据学校建筑的整理规划要求，结合该景观桥工程总体投资，在满足学校师生通行功能要求的基础上，力求使本桥成为该学校的重要标志性景观.为此，采用了双层交通箱型桥梁作为桥梁主体结构设计方案，在箱型桥梁腹部开设不同形状的孔洞，为景观工程设计提供了载体.

2.2 拟建设双层交通桥

本文设计的双层交通桥为多功能混凝土箱型桥梁，其截面形状为直腹板箱形截面.该桥梁的箱形截面为单箱三室箱型截面，如图4所示.上层设计为机动车道，两侧翼缘设置为人行道；下层设计为人行休闲观景道，并与月亮湖两侧的观景道相连接，实现双层交通通行，充分解决学校行人通行流量过大的问题，并且其工程投资为原先考虑设计的拱形石桥的一半，符合景观桥的安全、经济、适用的基本设计原则［9］.

该双层交通桥顶层可作为主要的行车道，底层的单箱三室因跨度不大等实际情况，边箱室作为人行休闲观景道，中间箱室用作相关电缆、设备管道的铺设.为了提高底层单箱三室的通光效应以及桥梁的美观，在腹板上开设必要的孔洞，作为人行通道时设置观景窗，底板可开设定量规则的孔洞，并用透明玻璃地瓷板装饰，既可以增加通光效应，又可以让校园师生在忙碌之余，观看湖面上的美丽的水景，符合景观桥更方便、更舒适、更具美感原则.

双层交通箱型桥梁具有自重较轻、整体性好、结构动力特性优越、适应性强等优点，在直线段、曲线段、过渡线段等处均可采用，并且与悬臂拼装和悬臂浇注的现代化施工特点相适应，在现代城市桥梁建设中得到了广泛应用［10］.本景观桥梁是通过桥梁自身结构，结合艺术与美的元素，从桥梁整体外形及内部装饰实现桥梁的景观效果，使桥梁具有一定的象征意义，能体现一定的校园特色，如图5所示，该桥梁本身远景外观简洁、大方，与学校周边环境相呼应.

3 双层交通的优势及施工方案

3.1 双层交通的优势

本双层交通景观桥相对于原先设计的拱形景观桥具备一些优点：

（1）在资源节约型、环境友好型的前提下，有效推进了城市地下交通的发展，既节约土地资源，又对保护环境起到了促进作用.

（2）极大节约了校园建设用地，在有限的土地资源上充分发挥双层交通作用，有效缓解交通紧张.在校师生较多，流动较为集中，设置桥梁双层通行，上下两层均设有人行道，使人行道与机动车道相互独立，互不干扰，方便在校师生课外之余散步休闲，并能实现无阻碍安全通行.

（3）双层交通桥因其中间箱室可以用于相关电缆、设备管道的铺设，相对于拱形桥，避免了设备管道外挂于桥梁侧边的不美观现象，而且对其相关管道安置、维护、维修都较方便，且维修过程中不会影响机动车道的通行.

（4）双层交通桥相对于拱形桥，其桥面较为平整，没有拱形的上下坡，师生通行不需要消耗多大体力.

（5）因双层交通桥整理结构均采用高性能混凝土浇筑而成，所以其整理强度较强，其抗震性能相对于拱桥较为稳定.

（6）双层交通混凝土箱形梁充分利用箱梁内部结构空间，施工方便，并能节省工程投资，其工程投资相比于原先考虑设计的拱形石桥减少了一半.

3.2 双层交通的施工方案

根据该双层交通梁与混凝土框架结构的相似性，按照梁板理论及框架理论进行结构设计，在梁板理论中，将箱型梁的顶层板面与底层板面作为板，腹板部分高度与加劲环中横向加劲肋作为框架结构中主次梁考虑，进行板与梁的设计；在框架理论中，将腹板作为两部分考虑，其中与顶底板交接处一定高度的腹板作为框架梁，其余部分腹板作为框架柱，横向加劲肋作为框架梁，进行腹板、横向加劲肋及支座截面的设计.

其施工制作工序可采用整体吊装及现场浇筑的两种方法，实际工程中可按其施工的便利性选择合适的施工方式，本实例中因其桥梁的跨度不大，适合采用现场浇筑模式，对混凝土、钢筋、模板等工作过程有序地进行流水工作，最终完成双层交通混凝土箱梁的制作.

4 结 语

双层交通的设计是城市的发展及交通运输规模的扩大以及在有限的土地资源上发挥最大交通效率的现实需要和发展方向.首先，因其实现了双层交通，底层也可以作为交通工具和行人的通行，不仅能增加通行流量，而且作为人行道通行，可实现无阻碍人行通行，即可以经过桥底到达桥的对岸或桥的另一侧，避免了通行浮躁的等待与安全事故隐患.另外，双层交通箱形桥整理刚度、抗震稳定性能、设计体系等均优于拱形桥.其次，在经济技术方面，双层交通箱梁的施工费用较原先考虑的拱形桥更为经济，总花费为200多万，为其拱桥的二分之一.再次，该设计的双层交通箱型桥，其桥面较拱形桥平整，车辆通行及行人散步较为方便，而且该双层交通箱型桥的底板可以设置开孔，安置玻璃窗及玻璃底板，有利于师生观光，符合与周边环境相呼应产生美感原则，并体现地区的自然建筑、人文景观及历史文化内涵，具有一定的象征意义.

［1］赵伟，孙东利，田川.某河道景观桥结构选型与设计探讨［J］.山西建筑，2014（6）：191－192.

［2］孙建渊，陈阶亮.城市桥梁双层交通的概念设计［J］.桥梁建设，2006（2）：39－42.

［3］沈锦华，王永平，王素琴.双层预应力混凝土箱梁桥的实验研究［J］.哈尔滨建筑工程学院学报，1984（1）：95－111.

［4］祝明桥，蒋伟中，霍海强.混凝土巨型箱形截面梁及其设计理论［J］.建筑科学与工程学报，2010（3）：85－88.

［5］李德建，戴公连，黄玉盈.混凝土斜拉桥肋板式主梁截面应力分布特性［J］.华中科技大学学报：自然科学版，2002，30（12）：107－110.

［6］徐耀宇，孙荣培.金刚桥成桥实验中的动挠度检测［J］.桥梁建设，1997（3）：67－68，74.

［7］武汉天兴洲道桥投资开发有限公司.武汉天兴洲公铁两用长江大桥简介［R］.武汉：中铁大桥局，2004.

［8］王卿，王凯.天津市永乐桥桥梁景观设计［J］.世界桥梁，2010（4）：12－15.

［9］魏汾.景观桥梁的设计［J］.山西建筑，2012（15）：208.

［10］关大壮，翟世海，叶龙飞，等.浅谈箱形梁设计［J］.北方交通，2007（6）：3－5.