一、工程概况

  开封市水系二期工程位于开封市城区中心,北自包公湖起,南止于潘杨湖。本工程是开封市市政府继水系一期工程后的又一重点景观工程,工程修建完成后不仅提升了开封市对外的整体形象,为市旅游业增添了新的旅游亮点,还为广大人民群众提供了休闲娱乐的去处。整个二期水系工程设计为达到“十步一景”的景观效果,工程内包含行车桥梁及人行桥梁均造型各异,做到一桥一景的设计要求。这些桥梁上部造型独特,下部框架结构也都别具一格,其中有参照国内原有桥梁依比例缩建的,也有结合设计景观要求单独设计的。建成后的桥梁将与周围景观溶于一体,展现给世人一副崭新的开封水系画。在众多桥梁中,位于集锦园内的人行桥梁握桥又以其别致的造型,繁杂的上部形式成为其中的亮点。

  握桥是以甘肃灞陵握桥为模板,结合工程所在地的实际情况进行修改后确定的结构形式。该桥位于集锦园东侧,修建于水系二期工程主河道上。

  右图为水系二期工程集锦园握桥修建完成后效果图。

  二、方案设计

  集锦园握桥工程因其本身规划、景观及结构上的限制,在设计过程中分为结构设计及装修设计,两部分设计同时进行,在设计过程中进行相互沟通,以达到预期效果。结构设计主要将设计重点放在桥梁结构安全计算上,结合工程所在地的地质情况确定经济适用的下部结构类型,装修设计则将设计重点为外部景观设计上,综合周边景区风格整体进行考虑,选择适合的材料进行外部修饰。

  在设计过程中考虑到原桥型灞陵握桥跨越河道较宽,桥梁高跨比大,整体曲线明显,但限于本规划河道宽度仅为20米,如按照比例缩建,设计及施工难度均有所增加,因此在桥梁最初方案确定时就将原桥下部确定为折边桥,取消下部曲线设计。本桥坐落于水系二期主河道上,桥梁两端将沿河小道两侧连通,设置桥头遮挡风雨的仿古建筑将占用人行道宽度,不利于行人出行,故将桥头建筑改为仿古挑檐。而桥梁上部的檐廊是本桥的特点所在,所以设计中保留原有檐廊的同时,根据仿宋木建筑风格进行修饰。至此,经过初步方案设计,桥梁雏形已逐步形成。

  三、施工图设计

  1、拟定桥梁主体结构尺寸

  通过多方面沟通协商及初步计算,确定桥梁全宽为2.5m(人行道)+2X0.5m(木质雕花栏杆)。桥梁净跨径为20m,其中两侧折边斜角为25°,水平长度为7.5m,中间平台长5 m,桥下净空3m,檐廊净高2.8米,檐廊上椽及瓦顶合计高约1m。

  考虑到材料的耐久性,桥梁下部受力结构材料选用钢筋混凝土,它经过后期外部装同样可达到预期景观效果。桥梁下部采用整体现浇踏步板,两侧设置用以承托板的纵梁。而楼梯板以上的檐廊因结构复杂,为达到景观要求并减小对下部的压力,故檐廊采用木质结构。同时为增加桥梁整体安全性,在檐廊柱对应楼梯板下设置构造横梁,以抵抗上部结构所施加的荷载。基础形式受桥梁宽度及地质情况的制约,最终确定采用钢筋混凝土实体桥台。

  2、计算构件截面配筋

  将上部构件传向下部的荷载计算后进行荷载组合,得出各杆件受力的设计荷载及弯矩值。将设计值带入偏心受压计算公式后,得出杆件为大偏心受压构件。将下部构件简化,通过软件的计算得出在各种荷载组合的情况下的构件的受力情况后,按照最不利受力组合进行配筋计算。通过计算可得,抗剪钢筋按照构造配筋即可满足设计要求。

  由于上部构件为景观设计,本次结构计算不再涉及该部分的内容。

  3、计算桥台基底压应力

  根据桥台尺寸及之前计算结果,得出作用在桥台上的永久荷载、人群荷载及土侧压力后,将其基底作用效应汇总,带入基底截面承载能力验算得出桥台地基压应力,同时演算桥台的抗滑和抗倾覆稳定性,根据计算结果调整桥台尺寸以得到最佳设计方案。

  4、采取地基处理措施

  在将桥台基底压应力与工程所在地的地基承载力进行对比后发现,地基承载力远小于桥台地基压应力,工程所在地的地质情况远远不能满足桥梁的需要。通过多种方案的对比,确定基础下地基采用水泥粉喷桩进行处理。

  根据地质报告提供的土厚、土磨擦阻力特征值及桩端土阻力值,试算出桩长,得出单桩承载力。最后根据规范要求确定桩直径及桩间距,带入复合地基承载力计算公式得出复核地基承载力。经过反复的验算、复核桩直径、桩长及桩间距,直到复合地基承载力大于等于桥台地基压应力为止。

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  四、施工要点

  本桥桥型特殊,对施工技术要求较高,特在设计中说明做如下要求:

  ①本桥承重混凝土结构为梁板式刚架,纵梁、横梁分别设置两道。根据施工条件及难易程度,桥梁承重结构必须整体浇筑,纵、横梁放样前应根据各构造图严格核对,经核对无误后方可放样,特别是纵杆斜向与横向结合部位。

  ②卸落满堂脚手架时间参照有关规范标准执行,但应在混凝土楼梯板浇筑完成强度到达85%以上后进行,同时在卸载前,桥台全部工程及台背回填必须完成。

  ③钢筋混凝土构件的承重模板应在混凝土强度达到设计强度标准值的75%后,方可拆除。

  ④上部檐廊的施工必须在梁板混凝土强度达到设计强度标准值的100%后,方可进行。

  五、结语

  现在桥梁的修建已不再是简单的跨越河流的建筑物,人们更希望它可以成为一道道靓丽的景观,与周围的环境相互融合、映衬。景观桥梁独特的结构形式增加了设计难度,为适应新的设计要求,设计人员需及时收集、汇总与设计有关的各种信息,选择最优设计方案。在保证景观效果的前提下,使设计达到最经济、最合理、最易于施工的设计方案。