（林业工程专业论文）哈尔滨市政桥梁方案选择的研究.pdf

摘要 随着城市建设的发展，城市各种立交桥、高架桥以及人行天桥相继修建，不 论从交通组织还是桥梁造型、桥梁结构等方面，都各具特色。 目前随着中国乃至世界桥梁建筑业的飞速发展，对城市桥梁建筑的要求在不 断提高，主要是从桥梁建筑的基本规律山发的，提出“实用、安全、经济、美观、 立交、快速”的原则。就实质上说是四个方面的问题：是人们对桥梁建筑提出 的在保证安全使用条件下的功能方面的要求：_ 是人们对桥梁建筑提出的精神和 荚感方面的美学造型要求；三是在以必要的物质技术手段来达到前述两个方面要 求条件下的经济性；四足能够保证快速、连续地行驶以发挥道路的运输能力。 当今世界城市发展实力的竞争，突出表现在城市形象建设的竞争，良好的城 市形象是一笔巨大的无形资产和潜在的生产力。在城市形象建设上，交通是第一 要素和突出标忐，发展城市立体交通，已成为解决现代大城市交通拥堵问题根本 出路。 撼丁上述情况，本文主要研究我国城市桥梁及哈尔滨市新建桥梁方案选择。 本文共分三章，主要内容包括：国内城市先进桥梁的方案及实例；桥梁建筑荚感； 侨梁建筑环境；哈尔滨市二环线 二新建桥梁之透视及道外卜四道街一南岗宣化 街跨线桥和尚志大街海城街桥梁工程的分析。 炎键词：城市桥梁、结构形式、桥梁美学、立体交通、高架桥 a b s t r a c t a b s t r a c t ：w i t ht h ed e v e l o p m e n to fc i t yc o n s t r u c t i o n a l lk i n d so fb r i d g e so ft l y o v e r - c r o s s i n g ，v i a d u c t ，f l y i n gb r i d g ec a m ei n t or e p a i r i n g o n ea f t e ra n o t h e r b o t ht r a f f i c o r g a n i z a t i o na n dm o d e l i n gf o r m so fb r i d g e sh a v ec h a r a c t e r i s t i co fi t so w n a tp r e s e n t w i t ht h ef a s td e v e l o p m e n to ft h eb r i d g ec o n s t r u c t i o ni nc h i n aa sw e l l a si nt h ew o r l d t h en e e df o rc i t yb r i d g ec o n s t r u c t i o ni so nt h ei n c r e a s e i ts t a r t sf r o m t h e b a s i c d i s c i p l i n e o f b r i d g e “u s e f u l ，s a f e ，e c o n o m y ，b e a u t , ，f l y o v e r - c o n s t r u c t i o n ，m a dp u t s f o r w a r d c r o s s i n g ，f a s t ”t h a ti s ，i ti st h eq u e s t i o n f o rf o u rs i d e s t h ef i r s t ，p e o p l ep u tf o r w a r dt h ed e m a n du n d e rt h es a f eu s e sc o n d i t i o n i l l b r i d g ec o n s t r u c t i o n t h es e c o n d ，p e o p l ep u tf o r w a r dt h ed e m a n di n s p i r i t sa n d a e s t h e t i c sm o d e l i n gt h et h i r d ，e c o n o m i cc h a r a c t e r su n d e ra b o v et w os i d e sb ym e a l r s e l n e c e s s a r ya r t i f i c e o f m a t t e rt e c l m o l o g yt h ef o u r t h ，d e v e l o p i n gt h et r a n s p o r t a b i l i t y ，f b rf a s ta n dc o n t i n u o u sd r i v i n g a tp r e s e n t ，t h ec o m p e t i t i o nm n o n gt h ew o r l dc i t yd e v e l o p m e n ts h o w sp r o t r u d i n gi n t h ec o m p e t e so fc i t yf i g u r ec o n s t r u c t i o n al i n ec i t y f i g u r e i sal a r g ea m o u n to f i n v i s i b l ea s s e t s ，p o t e n t i a lp r o d u c t i v ef o r c e s i nc i t yf i g u r ec o n s t r u c t i o n ，t r a f f i ci st h e f i r s tf a c t o ra n dp r o t r u d i n gi n d e xt od e v e l o pc i t yf l y o v e r c r o s s i n gt r a f f i cb e c o m e st h e o n l yw a yf o rs o l v i n gb u s yt r a f f i ci nm o d e r nc i t i e s a c c o r d i n gt o a l la b o v ec o n d i t i o n s ，t h i se s s a yp a r t l ys u m m m - i z et h ew o r ko f a d v a n c e ds t r u c t u r ef o r m si no u rc i t i e sa n da c c e p t i n g f o r c ec h a r a c t e r s ，u s ef i m c t i o ni n h a r b i nn e wb r i d g e st h i s e s s a yc o n s i s t s o ft h r e ep a r t s t h em a i nc o n t e n ti n c l u d e ： a d v a n c e ds t r u c t u r ef o r m so fb r i d g e s a sw e l la sb r i d g ee x a m p l e s ；b e a u t yf e e l i n g so f b r i d g es t r u c t u r e ：e n v i r o r m a e n t so fb r i d g eb u i l d i n g s ：t i l ep e r s p e c t i v eo fn e wb r i d g e so l l t h es e c o n dr i n gr o a da n dt h ea n a l y z i n gb r i d g ec o n s t r u c t i o no nt h ef o u r t e e ns t r e e ti n d a ow a id i s t r i c ti nh a r b i n ；u n t i lf l y - o v e rb r i d g e si nx u a nh u as t r e e t i nn a ng a n g d i s t r i c ta n do nt h es a n gz i n gs t r e e t ，u pt oh a ic e n gs t r e e t k e yw o r d s ：c i t yb r i d g e c o n s t r u c t i o nf o r m ，a e s t h e t i c so fb r i d g e s ，f l y o v e r c r o s s i n gt r a f f i c ，v i a d u c t 前言 我国的桥梁建筑在世界建桥史上具有辉煌的篇章，对世界桥梁事业的发展做 出了卓越的贡献。中闺古代的建桥技术和建筑艺术，体现了现今结构功能和造型 艺术的统一，同时深刻蕴涵着当时社会文化艺术的风采。 改革丌放以来，在经济发展的带动下，交通运输拉动经济的力度已成为人们 的共以，这就为桥梁建筑发展提供了一个广阔的天地。中国的桥梁科技工作者发 含幽强锐意进取，使我国的桥梁建设进入了个飞速发展的阶段，取得举世瞩 臼的成就。 历史上素以“东方小巴黎”著称的哈尔滨市，近年来的交通环境电发生了巨 大的变化，建起了全市人民关注的二环快速干道，建设“二环”优化了城市形象。 在城市形象建设上，交通是第一要素和突出标志，安全、快捷的交通环境，不仅 为经济发展提供良好外部条件，而能够增强丌放搞活、招商引资的吸引力：同 喇也展示了哈尔滨特大城市的实力和水平，提升了城市品位和档次，增强了城市 的知名度。 笔者经多年收集的资料，以古今中外的桥梁儿十座作为例证，以及剥哈尔滨 市从1 9 9 9 2 0 0 1 年建设的“二环”桥梁的受力特性、使用功能、荚学效果及与环 境协凋等一部分工作的总结。 在本文的写作、整理过程中，得到了我敬爱的导师余诗泉教授的热情指导， 东北林业大学t 木工程学院及研究生部的有关老师也给予了大力支持，在此，谨 表示衷心的感谢。另外，对本文参考文献中的作者们表示衷心的感谢，f 是凼为 他们的文章给我以启发与思考，并经努力，才完成此文。 尽管做了最大的努力，由于笔者的知识水平和经验有限，文中难免会有遗漏 或不当之处，敏请各位老师和司仁们予以批评指正。如果说本文能够对正在酝酿 ，城市桥梁翻翌建设有参考价值的岳，本人将0 i 胜荣幸。 作者蔡云霞 呛尔滨市政桥粱方案选择曲研究 1 绪论 1 1 城市桥梁结构的分类与功能 桥梁作为公共建筑，它与人类社会的发展繁荣和人们生产生活的便利息息相 关。它是记载着人类克服艰险、战胜自然、发展进步的见证丰碑。从远古先人简 单构筑的木桥、石桥，发展到至今的凌空横跨、雄伟壮观的现代化桥梁其发展 的每一个里程无不昭示着人类的创造力，浓缩着人类不懈探索的成功，蕴涵着人 类科技文化奇丽发展的精髓。所以，每一座桥梁的建筑都是那样的引人自豪，令 人倍感亲切。它既是人类的物质财富，也是宝贵的精神财富。 近年来，我国交通事业的迅猛发展，推动桥梁工程的建设进入了一个崭新的 时代。短短的十余年来，不仅建成了大量的中小跨度的桥梁，也建成或正在建设 举世闻名的如杨浦大桥、青马大桥、汕头海湾大桥、万县长江大桥、虎门大桥、 江阴长江大桥、芜湖长江大桥等大跨度桥梁。并且按照我国交通发展规划，准备 完成更雄伟宏大的桥梁工程。桥梁的巨大、永久、固定和可视都令人不能漠视其 在人民生活环境中所产生的精神作用和美学价值。随着人民生活水平的不断提 高，对自身周围的生活环境也提如了更高的要求。因此，桥梁这种实用与美学相 结合的造型艺术，愈来愈受到深切的关注。 1 1 1 桥梁结构的分类 当前桥梁结构工程领域，人们常把桥梁分为如下五种类型： 粱桥； 拱桥； 刚架桥； 斜拉桥； 悬索桥。 这种分类是从大的方面进行的，而对每一类按材料成分或杆系类别又可再分 成若干小的类型。从建筑师的角度，这样分成五种类型足可以说明问题了，因为 不但在结构工程学上有科学的界定，即使从建筑学的角度也是很相宜的。首先， 它们代表了外观形式上的特征，同时也符合口头习惯上的叫法；其次，这样分类 也非常有利于桥梁建筑美学设计和研究上的应用。 2 东北林业大学倾l 学位论史 1 12 城市立交的功能和基本组成 立体交叉是两条或多条路线在不同平面上相再：交叉的连接人工构造物。立体 受叉实现了线路上的空间分离，消除或大大减少了交通流线之问的瓦相干扰，消 除了信号控制，减少了侧向影响和交叉口的延误时间，保证了车辆快速、连续、 安全地行驶，通行能力得到了大幅度提高。 图1 ，12 - l 互通式立交的组成 瓦通式立体交叉分为主体部分和附禹部分，如图1 12l 所示。主体部分包 括跨线构造物、主线、匝道：附属部分包括出口、入t l l 、变速车道、集散车道、 二! 角地带及立交范倒内其它一切附属设施。 1 2 城市桥梁的特点 桥梁建筑艺术实践可追溯到二千多年以前。纵览千年以上的建桥历史，世 界f ：不少著名桥梁，不仅以其坚固耐用流传于世，还以其高超的建筑艺术依然光 彩夺目。尤其是近几十年，随着科学技术迅猛进步，工业水平不断提高，社会生 产力高速发展，人们对工程建筑艺术提出了更高的要求。现代高速公路、高速铁 路匕迂回交叉的立交桥与高架桥、现代城市中的高架交通网络，几十公罩长的海 湾、海峡大桥等，不但是规模宏伟的工程实体，而且如条条“人间彩虹”，成为 室间艺术结构存在于社会之中。世界上不少大城市，常以工程雄伟的大桥作为城 市的标志与骄傲。那么，城市桥梁大多具有如下特点： 1 、位置重要，功能明确； 2 、规模庞大，造价昂贵； 3 、景观要求高，政策性强； 4 、区域制约，桥型复杂； 哈尔滨市政桥梁方案选择的研究 5 、桥梁上部结构趋向长大化、轻型化、装配化、机械化：下部结构趋向大型化 多样化： 以重庆五罩店立交为例。( 见图12 1 1 ) 图12 1 _ 1 重庆五里店立交 五里店立交位于重庆市江北区五里店，是重庆市黄花园大桥工程的一个重要 组成部分，它作为南北快速主干线与市区中环主干线的交汇点，成为重庆市东北 角的一个重要交通枢纽。该立交由7 条不同等级的城市干道相交于范围狭小、地 形复杂的城区。该桥作为一个典型的城市大型多路互通式立交，相交道路条数最 多( 七条) 、投资最大，3 亿元人民币，堪称全国之最。主要特点有： ( 1 ) 功能齐全，主次分明。最大程度地满足了交通和城市总体规划的要求； ( 2 ) 布置集中，结构紧凑，桥跨设置与实际地形一致，既避免了与原有管线 过多的冲突，又便于立交管网、照明、排水、绿化等工程的布设； ( 3 ) 景观协调，造型美观。该立交桥采用喇叭型与定向型叠合成三层空间结 构，同当地环境和城市景观协调一致；桥跨均设计为单柱轻型结构，给人以轻盈 简洁的感觉：大面积的绿地和点缀在其中的花卉、龠景，以及为行人和居民提供 的如花园般的休闲场所令人赏一i i , 悦目；各匝道桥凌空高架，错落有序，配以各种 照明设施，更为美丽的山城之夜增光添彩。 所有这些使五里店立交成为重庆市东北部一座壮丽美观的标志性建筑。 1 。3 国内外立交桥的发展 桥粱作为公共建筑，它与人类社会的发展繁荣和人们生产生活的便利息息相 关。它是记载着人类克服艰险、战胜自然、发展进步的见证丰碑。从远古先人简 单构筑的木桥、石桥，发展到至今的凌空横跨、雄伟壮观的现代化桥梁，其发展 4东北林业大学硕1 i 。学位论文 的每一个罩程无不昭示着人类的创造力浓缩着人类不懈探索的成功，蕴涵着人 类科技文化奇丽发展的精髓。所以，每一座桥梁的建筑都是那样的引人自豪- 令 人倍感亲切。它既是人类的物质财富也是宝贵的精神财富。 立交的产生和发展，始终伴随着汽车交通和城市的发展而发展。随着城市化 发展，交通量迅速增加，汽车工业迅速扩张，汽车拥有量的迅速增长，使原有道 路的通行能力己经不能满足日益增长的车辆需要。同时，行人、非机动车辆与汽 车之间的争道现象同益严重，采用信号控制和平面处理等交通组织措施，已远远 不能从根本上解决城市交通存在的种种问题。在这一背景下，立体交叉首先在城 市应运而生，并迅速成为各国解决城市交通拥挤问题的一剂良药而广为采用。 立交最早于1 9 2 5 年出现在德国。在此之后，立交发展最快、应用最广的是 美幽。1 9 2 8 年。美国在新泽西州修建的第一座全苜蓿叶形立交( 图1 3 卜1 ) 。 这座立交不仅利用跨线桥将两条主线从空间上分离开来，而且利用四条小环道巧 妙地将两条主线连成一个整体，实现主线之间车流的转换，可谓巧夺天工，令人 们对这划时代的创造所赞叹。世界上第一座四层定向型立体交叉( 图1 3 卜2 ) 位于美国洛衫矶市，立交第二层和第四层分别布置成两条直行车道，第一、三层 为左转匝道。最上层高出地面1 4 4 米，最下层在地面以下6 6 米，总高度为2 1 米干线道路的设计车速为9 6 k m h ，匝道设计车速5 5k m h ，匝道半径为9 0 1 0 5 米，设计交通量为7 5 0 0 0 - - - 1 0 0 0 0 辆r 。立交布置紧凑。结构层次较多，行车功 能较好，工程十分庞大。 剧j 3 卜l美国新泽两州苜蓿叶形立交图1 31 2 美国洛衫矾市四层定向立交 1 廿界上第一座喇i 叭形立交( 图1 3 卜3 ) ，1 9 3 6 年建于加拿大。该立交利用 座桥粱从空间分离e 线，然后利用一条半定向匝道和一条小环道实现主线之间 的左转构思i j 妙，既节约了工程造价，又实现转换功能。在1 9 3 7 年，加拿大 哈尔滨市政桥粱方案选择的研究 三 又修建了一座全苜蓿叶形立交( 图1 3 卜4 ) ，这座立交将传统苜蓿叶形立交变 换了形式，将左转小环道改为三角形匝道，既节约用地，适应地形条件，又不失 去其原有的功能，使立交更加紧凑。 圈1 3 卜3 世界一h 第一庵喇叭形立交 图1 3 卜4 加拿大第一座苜蓿叶形立交 德国战前和战后也修建了大量等级较高的立交。图1 3 卜5 就是该国的一座 混合形互通式立交。由于道路条数较多，立交设计比较复杂，它是将几种形式的 立交巧妙地连接起来。由于主线相交角度较大，因此，左转匝道主要采用定向型 或半定向型。次要道路与主要道路相交时使用部分苜蓿叶形立交，以节省工程造 价。整座立交匝道较多，主次分明，直行和转换功能较好。 幽1 3 卜5 德国的一座混合形互通式立交桥 东北林业太学碘十学位论文 图1 3 卜6 德国修建的三路定向式立交 图1 31 6 为德国修建的一座三路定向百通式立交。这是三路立交中等级较 高的一种形式。该立交西南向交通量明显大于西北向因而当交线接近主线时采 用斜交，以利于提高主流向线形技术标准，加大车速，西南向匝道半径较大，西 北向匝道半径较小。同时，因为西南向交通为主流，在被交线上此方向的匝道与 另两匝道不宜按同等地位处理，因而西南向匝道采用直接由被交线通向主线的定 向连接方式，但由北向西和由西向北的匝道，均以右侧进入被交线，或右侧驶出 被交线的方式进行设计。 随着我国城市建设的发展，城市各种立交桥、高架桥以及人行天桥相继修建， 不论从交通组织还是桥梁造型、桥梁结构等方面，都各具特色。例如北京的三元 j z 交桥、天津中山门立交、上海南浦大桥、哈尔滨松花江大桥双坏引桥等( 见图 1 3 卜7 、1 31 8 、1 3 卜9 、1 3 卜1 0 ) 。据不完全统计，仅北京市城区已建成 了i 0 0 多座立交，有些立交无论规模、造型设计还是施工水平、绿化美化等方面 都蟮称惊世之作而且集中体现了我国瓦通式立交设计的特色和创新。 幽1 3 卜7 北京三元茁交图1 31 - 8 天津中山门立交 哈尔滨市政桥梁方案选择的研究 图i 31 9 上海南浦犬桥图1 3i 1 0 哈尔滨松花江大桥双环引桥 图1 3 卜1 1 所示立交为北京天宁寺立交桥，该立交桥结合所处的地形条件， 在狭长地带利用曲线巧妙的组合，使交通流实现空间分离。结构紧密，用地较省， 造型美观，线形流畅不仅具有完善的行车功能，而且美学效果较好，充分体现了 “立交曲线的组合”这一美誉。 图i 3i l l 北京天j 。寺立交桥图1 3l 1 2 香港彩虹立交 图l _ 31 一1 2 为香港彩虹立交，三支立交大y 式，两条左转弯匝道不是交织 而是相互立交。该立交在原三路平交道口进行布置，由于受到地形的限制，立交 采用半定向左转匝道绕行，尽管行车时间较长，但立交的功能较好。 1 4 本文研究的主要内容 桥梁建筑的产生和发展是由各种相关联的矛盾因素不断变革作用和推进的 结果。从建筑材料的变革、结构形式的发展到建筑技术的进步、设计计算手段的 更新，桥梁建筑事业进入了一个现代化、辉煌发展的阶段。现代电脑技术的应用 给桥粱方案比较和选择提供了更方便的条件。尤其是桥型美学造型，可以更直观 8 东北林业大学硕卜学位论文 地利用三维动画效果图进行，从不同观点来全面综合分析各方案美学效果的工 作。 随着社会的发展，人民生活水平的提高，人们在社会实践活动中逐步产生的 对待桥梁的实用观点，又潜移默化地分化出审美观点。它反映了人们的审美意识、 审美理想、审美感受和审美情趣等。桥梁的巨大、永久、固定和可视都令人不能 漠视其在人民生活环境中所产生的精神作用和美学价值。因此，桥梁这种实用与 美学相结合的造型艺术愈来愈受到深切的关注。 2 0 世纪5 0 年代咀来，日趋严重的环境问题引起了国内外人士的广泛关注， 各国都采取各种手段和措施进行环境保护与环境污染治理，与此同时，还开展了 对环境保护和污染防止的理论、技术、政策、法规等的研究，逐步形成了环境科 学及各门类学科。现代化桥梁建设正是以寻求与环境协同演化为目标，以达到社 会经济可持续发展的目的。 哈尔滨市二环快速干道的建设对于改善哈尔滨市交通环境、优化城市形象、 促进经济社会快速发展，具有重大现实意义和深远的历史意义。当今世界城市发 展实力的竞争，突出表现在城市形象建设的竞争，良好的城市形象是一笔巨大的 尢形资产和潜在的生产力。在城市形象建设上，交通是第一要素和突出标志，安 全、快捷的交通环境，不仅为经济发展提供良好外部条件，而且能够增强开放搞 活、招商引资的吸引力，提升了城市的品位和档次，扩大城市的知名度。桥梁是 交通中的重要环节，立交的位置又通常处在交通发达、经济繁荣的地区，它的建 设对于发展地区经济，促进周围土地的开发和利用、绿化美化环境起着举足轻重 的作用，设计优美的大型互通式立交，往往被当作城市或地区的形象或标志性建 筑。 本文在多年资料的基础上，研究哈尔滨市从1 9 9 9 - - 2 0 0 2 年建设的二环桥梁的 使用功能、美学效果及与环境协调等以寻求哈尔滨市桥梁建设更完善，使桥梁建 筑得到进一步发展。 哈尔滨市政桥梁方案选择的研究 2 国内城市先进桥梁结构形式 2 1 桥梁的结构形式及实例 桥梁是由于道路路线遇到江河湖泊、l “谷深沟以及其他路线( 铁路或公路) 等障碍时，为了保证道路的连续性，充分发挥其正常的运输能力而修建的人工构 造物。 目前在桥梁结构工程领域，人们常把桥梁分为如下五种类型：梁桥、拱桥、 刚架桥、斜拉桥和悬索桥。 2 1 1 梁桥 梁桥是最古老也是最常建造的桥型。它是一种在竖向荷载作用下无水平反力 的结构体系。出于外力( 恒载和活载) 的作用方向与承重结构的轴线接近垂直， 故与同样跨径的其它结构体系相比，梁内产生的弯矩最大，因此常需用抗弯能力 强的材料来建造。钢筋混凝土与预应力混凝土是建造梁桥较好的材料。 钢筋混凝土与预应力混凝土的梁式桥( 包括板桥) 具有多种不同的构造类型。 简支梁桥由于构造简单，架设方便，因而在桥梁中得到广泛使用。目前应用 最广的是预制装配式的钢筋混凝土和预应力混凝土简支粱桥。黑龙江省牡丹江市 牡丹江大桥( 彩图2 1 卜i ) ，跨径为4 0 米预应力混凝土简支梁桥，为弥补上部 结构简单平淡的造型，将桥墩设计为缩头墩，使桥梁整体产生了平淡之中有嬗变、 平直之中见曲柔的造型效果。 彩图2 1 卜i 黑龙江省牡丹江市牡丹江火桥 但简支梁桥在跨径增大时，跨中弯矩将急剧增加。当桥梁跨径超过5 0 米时 。东北林业大学顾i ：学位论文 采用简支梁就显得不经济，桥型也过于笨重：为了降低材料用量指标，宜采用能 够减小跨中弯矩值的其它体系桥梁。悬臂梁桥就是其中可以采用的体系。 悬臂体系由于存在支点负弯矩而减少了跨中的正弯矩。在相同的均布荷载作 用下，悬臂体系的最大弯矩绝对值比简支粱桥要小，至多相等，而跨中正弯矩值 则要比简支梁桥小得多。 虽然悬臂体系从力学性质上分析可比简支体系节省材料，但在普通钢筋混凝 土桥梁中，悬臂体系并未得到大量使用，这是因为悬臂体系的钢筋混凝土桥梁构 造复杂、施工架设不便，不利于采用预制拼装方法施工；尤其是因为有负弯矩区 段的存在，桥梁顶面的受拉区在采用普通钢筋混凝土结构时不可避免将产生裂 缝，使桥梁易于受到雨水等的侵蚀从而影响使用。所以，近年来已较少采用，而 多改用连续粱桥。 预应力混凝土连续梁桥有较好的经济指标而且整体性强。在外荷载作用下， 结构传力范围较大，因而位移减少，从而增大了结构的刚度。又由于近年来各种 新的施工方法的应用与不断完善更加扩大了这种桥型的适用范围。在各国的建 桥实践中，预应力混凝土连续桥得到了越来越多的应用。 哈尔滨松花江大桥( 彩图2 1 卜2 ) ，全长1 6 5 6 米桥宽2 4 米，分孔为 5 9 + 7 * 9 0 + 5 9 ( 米) 的9 孔预应力混凝土连续箱粱，分离式双室，支点梁高5 4 米 跨中梁高3 米，主梁采用悬臂浇筑施工。市区南岸引桥由两道直径9 0 米环桥剪 刀形匝道连接市区街道( 彩图1 2 卜1 0 ) ，环桥采用2 0 米钢筋混凝土连续曲梁。 这座大桥设计标准高，结构新颖，造型美观，整体布局与城市建设相协调，使美 丽的松花江与哈尔滨市增添了新的风采，荣获全国建筑行业最高荣誉奖鲁班 奖 彩幽2 1 卜2哈尔滨松花江公路大桥 ! 垒堕堡查曼堑墨查塞些堡塑塑堑 旦 连续梁桥体系的主要特点是：承重结构不问断地连续跨越几个桥孔而形成一 超静定的结构。连续孔数一般不宜过多。当桥梁跨径较多时，需要沿桥长分建成 几组连续梁。连续粱由于荷载作用下支点截面产生负弯矩，从而显著减小了跨中 的正弯矩，这样不但可减小跨中的建筑高度，而且能节省钢筋混凝土数量，跨径 增大时，这种节省就愈益显著。连续梁通常适用于桥基十分良好的场合，否则， 任一墩台基础发生不均匀沉陷时，桥跨结构内会产生附加内力。 梁桥的另一大类型就是桁架梁桥。我国九江长江大桥和南京长江大桥是桁架 梁桥( 彩图2 1 卜3 ) 桁架梁是将实腹梁构造多余部分去掉的合理构造。自1 9 世纪以来几乎所有大跨度钢桥均离不开桁架，而预应力混凝土的使用，使桁架 梁桥也得到了发展。桁架的结构类型到现在已不胜枚举。但近年来随着斜拉桥、 刚架桥等桥型的兴起，纯粹的桁架桥已有减少的趋势。 彩图2 1 卜3 九江k 江大桥 2 1 2 拱桥 拱桥是桥梁中最能发挥美学创作的一种桥型。它天生美丽，历来被人们比喻 为天上的彩虹。它的美在于优美的主拱曲线孕育着强大的力量，产生着一跃而过 的力动感与跨越感，加上柔美曲线与直线形的梁柱、杆结合，呈现出刚柔相济、 韵律优美的卓越丰姿，在几千年来的桥梁发展中充满了旺盛的活力。我国石拱桥 技术富于民族风格，无论是结构的精巧构思，还是艺术造型的丰富多姿，一直都 驰名中外，我国河北赵县的赵州桥( 彩图2 12 一1 ) 就是一例。它建于一千四百 多年前的隋代历经沧桑，至今仍然是桥梁建设史上美的典范，已成为千古绝唱。 它是一座空腹式的圆弧形石拱桥，净跨3 7 0 2 米，宽9 0 米，拱矢高度7 2 3 米。 1 ，h 于在拱圈两肩上各设2 个跨度不等的腹拱，既能减轻桥身自重，节省材料，又 便于排洪，增加美观。据对世界桥梁的考证，像这样的敞肩拱桥欧洲在1 9 世纪 2 东北林业大学硕i ：学位论文 中n - f 。才出现，比我国晚了一千二百多年。赵州桥的雕刻艺术也是一绝，其栏板、 望柱和锁口石等上的狮象龙兽形态逼真，琢工精致秀丽，不愧为文物宝库中的艺 术珍品。 彩图2 12 - 1 赵州桥 韵律和节奏在桥梁造型艺术中起着重要的作用。那种有规律、有秩序重复出 现的形状会激发人们的美感。它引导人们的视线作起伏交替的变化，形成一种韵 律美。连续多跨拱桥强烈地体现出这一点。( 彩图2 12 - 2 ) 为北京颐和园内昆 明湖上的十七孔桥。全长1 5 0 米，宽8 米，条石砌成，各孔跨径和净高以中孔最 大，向两边渐小，形成规律性变化，使桥型生动感人，富于活力，收到了赏心悦 目的美学效果。 彩图2 12 - 2 北京颐和园十七孔桥 哈尔演市政桥梁方案选择的研究 彩图2 t2 - 3 浙江省义乌市宾王大桥 ( 彩图2 12 3 ) 为浙江省义乌市宾王大桥。该桥为下承式单肋系杆拱桥，跨 径为5 5 + 8 0 + 5 5 ( 米) 桥面宽3 2 6 5 米，拱肋高1 4 米，宽3 0 米。拱肋由两根 直径14 0 0 毫米钢筋混凝土和上下两块宽】6 0 0 毫米的钢板组成，其宽厚强劲的拱 肋在中间，两边是宽阔的桥面，形成自然的分隔带，让人既感到结构设计的合理 和精巧，有感到桥梁形态的亲切和美观。 2 1 3 刚架桥 桥跨结构( 主梁) 和墩台( 支柱) 整体相连的桥梁叫刚架桥。由于两者之间 是刚性连接，在竖向荷载作用下，将在主梁端部产生负弯矩，因而减少了跨中的 萨弯矩，跨中截面尺寸也相应得以减少。因此，刚架桥通常适用于需要较大的桥 下净空和建筑高度受到限制的睛况，如彩图2 13 - l 重庆长江大桥、彩图2 13 - 2 黄石长江大桥等。而且刚架桥在柱脚处有水平反力，为此，必须有良好的地基条 件或用较深的基础和用特殊的构造措施来抵抗推力的作用。 彩幽2 13 - 1 重庆长江大桥 4 东北林业大学碳。1 一学位论文 刚架桥冼炼、刚劲、明快、优美，是一种技术与艺术、功能与美观、形式与 内容高度统一的现代桥型，只要注意比例恰当，墩形新颖，施工精细就可以创 造出令人满意的桥梁造型。反之，由于过分简洁，如果处理不当，也会流于呆板 单调和简陋而缺乏吸引力。 彩图2 13 - 2 黄z ik = 江大桥 2 1 - 4 斜拉桥 斜拉桥是由从主塔往两边伸出的斜索将主粱拉起。若多条斜索分散拉起，主 梁就像支承在多个弹性支承上的连续梁一样工作减少了主梁跨度，粱高也大大 降低，自重减轻，内力减小，从而增加桥梁跨越能力。如果说前面所论述的三种 类型的桥梁，即粱桥、拱桥和刚架桥体现了传统的桥梁建筑风格，那么斜拉桥则 是时代气息较为浓厚的桥梁类型，见彩图2 14 - l 重庆石门大桥、彩图2 14 - 2 武汉长江二桥。 彩图2 141 重庆石门人桥 哈尔滨市政桥梁方案选择的讲究 彩图2 14 - 2 武汉k 江二桥 在斜拉桥中，使用了坚挺高大的塔和柔性的钢拉索。这样一来在建筑风格 上它就与粱桥、拱桥和刚架桥有了很大的不同。塔的出现使得一座桥有了制高点， 体现了一种气势和力度，不但对桥的造型起着十分重要的作用，而且对周围环境 景观也有较大的影响。伴随着塔，从塔上部呈放射状或平行状张拉的钢索轻轻地 将桥面提起，这是一幅十分壮观的画面。 斜拉桥一般为三孔桥，中孔为主孔，边孔跨度一般为中孔的0 2 5 一o 5 0 ， 大都在0 4 左右。若为两孔时，两孔比值为0 5 o 9 之间。索面根据桥宽和美 观要求，选择双索面和单索面。塔型对整个斜拉桥造型影响很大，其高耸挺拔的 风姿引人注目。塔的造型和索的布置形成不同的桥式风格，桥塔自身蕴藏着力的 紧张感，显示出一种直指蓝天向高空伸展的动势，引发观赏者升入更高的境界。 彩图2 14 - 3 长沙湘江北桥 6东北林业大学硕卜学位论立 1 9 9 0 年1 2 月建成通车的长沙湘江北桥( 彩图2 14 - 3 ) ，全长3 6 1 6 6 6 米， 主桥是双塔单索面预应力混凝土斜拉桥，孔径为1 0 5 + 2 1 0 + 1 0 5 ( 米) ，主桥宽2 5 米。主梁为三室闭合箱梁，塔高5 3 7 2 米，顺桥向采用倒y 型独柱结构，扇形单 索面布置拉索。 彩图2 ，14 - 4 上海南浦大桥 南浦大桥位于上海市南码头，是市区内跨越黄浦江连接浦西老市区与浦东开 发区的重要桥梁，是上海市内环线的重要组成部分，1 9 9 1 年建成通车( 彩图2 1 4 - 4 ) 。该桥全长8 3 4 6 米，主桥跨径为1 7 1 + 4 2 3 + 1 7 1 ( 米) ，为双塔双索面钢与混 凝土结合粱斜拉桥，扇形拉索，主塔高1 5 0 米，h 折线型塔身，空心截面，锚头 詈于其内。塔索的造型对称而优美，成为世界著名城市上海经济腾飞的标志。 彩图2 14 - 5 杨浦火桥照明效果 杨浦大桥( 彩图2 14 5 ) 跨径6 0 2 米，塔高2 0 8 米，采用钻石型塔形( 又 称倒y 型) 双塔双索面，以提高抗风能力。拉索扇形布置塔的索锚固区用预 眙尔滚市政桥梁方案选择的研究 应力抵消其拉应力。钢主梁采用箱形断面，减少钢板厚度。杨浦大桥的建成 志着中国的斜拉桥建设进入世界领先水平。 旦 标 2 1 5 悬索桥 悬索桥以其轻盈悦目的抛物线形，及强大的跨越能力，深受人们的欢迎。近 年来由于大跨桥梁建设悬索桥得到了进一步的发展。悬索桥上部结构由钢缆、 塔、加劲梁和吊索组成，下部结构由支承着塔的桥墩、锚固钢缆的锚碇组成。这 利唾构形式最适宜大跨度，所以目前千米以上大桥都是悬索桥( 彩图2 15 l 西 陵k 江大桥) 。 彩图2 ，15 - 1 明陵长江火桥 悬索桥同粱桥、拱桥一样，是自古以来最基本的桥型之一，可以说它起源于 我国，发展于美国，变革于英国，而现代建造最活跃的是欧洲、只本。我国近年 来奋起直追，也建成了几座世界注目的悬索桥，这标志着我国正走向世界桥梁强 酬之列。悬索桥之所以这样长盛不衰，是由它的特征决定的，一是高耸的塔，使 向上伸展的桥塔的动势和水平方向延伸的加劲梁的动势在保持令人满意的视觉 平衡的同时，可创造出更大范围的景观形象。二是它的那条弧形主缆呈优美曲线， 与挺拔的塔和刚劲的桥形成了直与曲、刚与柔的对比，特别是由于这条主缆的弧 形是在自重作用下自然形成的，所以极具天然之美感。 东北林业大学硼_ ：学位论文 彩幽2 15 - 2 汕头海湾大桥 汕头海湾大桥，在汕头市游览风景点妈屿岛处跨越汕头港海湾( 彩图2 1 5 2 ) 。桥全长2 4 2 0 米，主桥为预应力混凝土悬索桥，中孔跨度4 5 2 米。边孔为 1 5 4 米，桥面宽2 3 8 米，加劲主梁采用单箱三室预应力混凝土薄壁箱型结构是 世界最大跨径的预应力混凝土悬索桥。主塔为三层门式框架结构，塔高9 5 1 米。 雄伟桥跨给人一种生气盎然力量倍增。的感受。 彩图2 15 - 3 虎门大桥 彩图2 15 - 4 江阴大桥 虎门大桥位于广州东南约4 2 公罩的珠江出海口附近，是连接珠江两岸及深 圳、珠江两个经济特区，沟通港澳及广东沿海地区的重要枢纽。虎门大桥全长 哈尔滨市政桥梁方案选择的掰f 究1 9 3 6 1 8 米，主航道悬索桥跨度8 8 8 米( 彩图2 15 - 3 ) ，桥面宽3 l 米。索塔为门式 框架结构，塔高自基顶算起为1 4 7 5 5 米。 江阴大桥位于江苏省长江三角洲地段的中部，连接江北靖江市和江南江阴 市。大桥六车道，总宽3 6 9 米，主桥分孔为3 3 6 + 1 3 8 5 + 3 0 9 ( 米) 。主粱梁体采 用流线型扁平钢箱梁，箱高3 0 米宽3 2 0 米，高跨比达1 ：4 6 1 7 ，宽跨比达 l ：4 33 ，主跨垂跨比l ：1 0 5 ，缆距3 2 5 米，吊索间距1 6 米。锚碇的稳定性是 悬索桥受力中的关键部位，根据地质条件需承受5 5 万吨级主缆水平力，被锚碇 混凝土用量达1 5 万m 39 万m 31 9 0 米，用三道横系梁施加预应力，空心变截面塔柱。大桥一跃飞跨长江，气势雄伟 壮观，激发人的信念和力量，成为我国经济腾飞、国家强盛的象征。 2 2 桥梁建筑美感 桥梁建筑结构不仅给人带来物质享受同时也给人们以精神满足。尤其是大 型桥梁，对人的情感世界的影响是极为丰富的。桥梁赋予人们的精神感受主要有 以下三方面： 生命感大型桥梁由于抵抗外力而在桥梁内部蕴藏着一种生动的力的紧 张感和节律感，由此诱发人的联想，使桥梁显示出一种生机勃勃坚忍不拔的气质 和强大无比雄伟壮观的气势就如人一样具有无限青春魅力和生命感。 充实感桥梁建筑反映了时代的科学技术水平，同时又在探索创造中不 断发展进步，凡是适合于象征该时代技术水平的桥梁，就具有充实感，反映了设 计者诚恳的态度、严谨的构思、丰富的情感及卓越的能力，让人观之感到满意与 欣慰，赏之感到喜悦与感叹。 稳定感桥梁是一种巍然不动的建筑物它之所以让人赏心悦目、倍感 亲切，还在于桥梁能给人以稳定可靠的感觉，在直观上能感受到桥梁的强度和稳 定性。 2 3 桥梁建筑环境 桥梁建筑环境是指桥梁建筑地点的空间环境，其中包括自然地理环境、社会 人文环境、历史文化环境、技术经济环境和规划建设环境。桥梁建筑要与各种各 样的环境条件相瓦间达到和谐统一。 长期以来，桥梁设计优先考虑功能性，以满足设计条件的工程构造为主，常 常由于工程紧、经费少的困扰和行政命令干涉、急功近利思想的影响，较少考虑 2 0 东北林业大学硕i ：学位论文 景观问题，即使考虑也是稍微附带一下或者仅停留在附属结构部分或表面装饰 l 。但随着社会发展，人类文明对桥梁建筑的实用性、文化性、舒适性有了更高 的要求因而景观设计愈来愈受到重视。桥梁设计是构造设计与景观设计的综合 通过两者的结合，最大限度地实现功能、技术、经济、美观的完美体现。 城市区域无论住宅区或街区都有大量的房屋建筑及公共设施，背景轮廓线有 疏有密，有高有低，原有环境己比较繁杂，应尽可能采用桥面与街道地面连续的 粱桥或上承式拱桥，过桥人不宜察觉、自然和谐。同时桥梁尺寸宜与城市整体规 划中建筑群高度起伏的总体布置相协调；与城市建筑的整体风格相协调。特别是 一r 些历史名城或者保持完整的民族风格建筑群地区，不论是修缮还是新建桥梁， 都应与原有风格相呼应，增加城市的历史价值与美学价值。城市内建设高架桥时， 相对周围建筑物高度较低的方案容易调和，否则由于过高的尺度容易造成压抑 感，桥梁尺寸尽可能的纤细轻巧与梁下空间的开场明亮。 哈尔滨市政桥梁方案选择的研究 3 哈尔滨市新建桥梁之透视 3 1 二环快速干道缓解城市交通 图3 11 哈尔滨交通图 一百多年前，松花江畔诞生了一个美丽的城市哈尔滨。经过几代建设者 2 1 东北林业大学硕卜学位论文 的辛勤耕耘，一个东北亚重要国际经贸城市的大格局正在逐步形成。 城市的快速发展带来了人流、物流、信息流、车流的迅猛发展，原有的城市 交通网络以不堪重负，时代向建设者提出了新的课题发展经济路先行。随着 哈尔滨跨世纪发展战略目标的实施和对外经贸、文化交流活动的日益增多，建设 标志城市发展水平和文明程度的现代化交通网络，构筑城市交通新格局，已迫在 眉睫。2 0 0 0 年2 月，完成二环线路，初步实现全线畅通写进政府工作报告。这 样，新出版的哈尔滨交通图( 图3 11 ) 多了一大一小两个黄颜色的环路，内侧 的是一环( 内环) ；外侧的为二环( 外坏) 。 内环路地处城市中心区，由嗣地街、新阳路、安发街、教化街、文昌街、宣 化街、宽城街、承德街、南极街构成，全长1 2 2 7 公里，沿途8 座立交桥( 如图 ：j 1 2 文昌街立交桥和图3 13 新阳路立交桥) ，是我市中心区交通互联的主要 千道， 图3 ，13 新阳路立交桥 哈尔滨订丁政桥梁方案选择的研究 3 2 二环路建设工程 二环路快速二f 道工程( 图3 21 ) ，是我市路桥建设史上投资最多、规模最 大的路桥建设工程，也是我市缓解城市交通、拉动地方经济增长的重点项目。 图3 21 二环快速干道路与桥( 康庄桥至甜i l g l 路口段) 二环路快速干道系统是由3 个高架体系、1 0 座立交桥、1 个地道桥及数十条 相关辅道组成的( 见附表) ，它犹如一条“彩带”环绕城区。白友谊路、外环北 路、南直路、公滨路、电塔街、大庆路、和兴路、康安路、前进路、河图街等主 干道路构成，全长3 0 3 8 公里，连接道里、道外、太平、南岗、香坊、动力6 个 行政区。道路设计通行能力为双向1 0 车道，行车时速主线6 0 8 0 公里、辅线 4 0 公里，工程总投资概算2 7 2 亿元，建设期3 年。二环快速干道工程自1 9 9 9 年 6 月6 同开工建设，至2 0 0 1 年9 月3 0r 全面竣工。新建桥梁面积3 2 万平方米， 打通、扩建道路总面积1 2 5 万平方米，拆迁各类房屋建筑3 8 万平方米，迁移和 新敖设各种配套管线8 大类2 1 种总长4 3 1 5 公里，绿化总面积2 5 万平方米。 附：“二环”工程建设表 名髂粒精点氍破来南套主誊立盘精 珊艇鹄勰缘基 翁嚣鬻麓杂墨紫 4 2 t x ) 嗣逛蟒辨嬗蟒、 壤；f - 潜。刚， 龋 嚣嵩黧簿耋警芸弹怠2 。- ，f 錾尊妊j ：攒姹- 瑰塔斯，蛏船，囊莩嚣h 1 2 s l b 坼韶 傅 带擎嘲冉路许潮斑蛳 电? 舟罄3 轨再箨j 垃嘲纯狰= 碑噼b电锦蚺 端譬蒜器鬈 二，k 端2 m出赫q 峙整锚妒+ l 螋畸喧1 9 3 0 l 奔。姒理y 搿 i ；j 料茏戈r 潞姆恻难 啦灞3 5 0f 钍“k 篮 螂j 墙瓢锕a 礴肆i 绋 ! - ! v e 璺嘶。却”r 髓m _ 黜 嚣1 噬，ir 譬1 2 l 埘 2 4东北林业火学硕。 学位论文 二环路快速干道工程主要是在现有道路基础上，打通拓宽电塔街、南直路等 断头、卡脖路，提高道路标准；并在各主要交叉路口修建立交桥、人行天桥和地 道桥，在有条件的路段实施高架，全线消除平交道口，形成全立交快速干道系统， 二f ：程设计车速6 0 8 0 公里孙时。它的建成，不仅优化了我市的交通环境，也 提高了行车速度，减少平交路口，使车辆能够按照经