论文部分内容阅读
摘 要：结合北川县地形地貌、水文地质条件以及羌族传统建筑风格、民俗文化，介绍西羌北桥桥型方案设计，提出了现代城市桥梁与传统建筑、民族特色文化相结合的一些思路。
关键词：城市桥梁；北川；羌族；传统建筑；美学设计
现代城市桥梁如何与传统文化、地域特色及民族文化相结合是城市桥梁设计中常常遇见的问题，现代与传统建筑材料的差别，以及设计人员对传统文化的理解不同，往往使此类桥梁设计出现生搬硬套、不伦不类的感觉。本文结合四川省北川新县城西羌北桥的美学设计，对此做了尝试，提出了一些新的思路。
1 工程概况
北川新县城是“512”汶川特大地震灾后重建唯一一个异地重建的县城，新县城总体规划以突出建筑地域特色、优化山水格局、塑造宜人尺度为基本设计原则，力求彰显新县城作为地域民族城市的整体空间特色。
西羌北桥是山东省援建北川新县城重要项目，是西羌北街跨越安昌河的一座大桥。安昌河位于新县城西侧，因该地区静风频率较高，安昌河承担着清洁空气，改善小气候质量的重要作用，是新县城的“生态廊”。该桥西接安北公路，是新县城对外联系的重要通道，也是安昌河景观带的重要节点。
工程场区跨越河床、河漫滩、一级阶地等多个地貌单元，地形较复杂。桥位处地层从上至下依次为素填土、卵石层、强风化泥岩和中风化泥岩。岩层以上的覆盖层约为27.6～33.1m。地下水、地表水对混凝土及钢结构具微腐蚀性。无不良工程地质情况。桥梁与台后道路同宽，均为30m。道路设计时速50km/h。常水位高程551.60m，100年一遇水位高程557.53m。本桥采用的主要设计指标为：
（1） 设计洪水频率：100年一遇，无通航要求。
（2） 设计荷载等级：公路-I级，人群荷载：3.5KN/m2。
（3） 抗震设防烈度为7度（第二组），设计基本地震加速度值为0.15g。
根据规划要求，该桥与城市交通性干路相连，桥梁断面需确保城市交通功能的连续，桥型应突出与之相邻的禹王桥（步行廊桥）的景观，桥梁尺度应与城市形态、禹王桥步行街相协调，桥梁风格以现代为主，可适当融入体现羌族风貌的元素并烘托禹王桥景观。
2 桥型方案设计
禹王桥是一座三跨拱形廊桥（如图1），西羌南桥及西羌北桥分列其南北两侧，为使三桥协调一致并突出禹王桥景观，西羌南桥及西羌北桥采用相同桥型，按上承式拱桥设计，适当减少桥面景观，增加视线通透性。桥长根据规划河道断面确定，不压缩河床断面。工程桥位处地质条件较好，下部结构造价较低，故桥梁跨度不宜过大，各跨按等跨布置，以方便施工，降低造价。综合分析比较并结合设计依据要求,拟定空腹拱桥与实腹拱桥两种方案。等跨上承式拱桥形式在美学效果上显得规律统一，整齐有余，个性不足。为在突出禹王桥的同时，体现自身特色，同时彰显羌族风貌，经深入学习羌族人文、习俗及建筑等方面的知识，对该桥方案进行了巧妙构思，合理布局、恰当润色，较好的实现了该桥功能性与美观性的统一。两种方案分述如下。
图1 禹王桥效果图
2.1 5×32m空腹拱桥(方案一)
该方案共分5孔，每孔净跨32m，桥宽30m，全长206m。桥面布置为0.25m（栏杆）+3.50m（人行道）+3.00m（非机动车道）+0.50m（护栏）+15.50m（机动车道）+0.50m（护栏）+3.00m（非机动车道）+3.50m（人行道）+0.25m（栏杆），其中机动车道按双向四车道布置。
主拱圈采用钢筋混凝土肋板式拱圈，矢跨比1/6，悬链线拱轴系数m=2.24，主拱圈厚700mm～900mm。排架式腹孔墩，板式腹孔结构，实腹段尽量做小以增加桥梁通透性。下部结构采用实体墙式墩身，双排桩基础，桩长约30m，桩径1.5m，重力式实体桥台。全桥分上下行两幅，以减少墩台不均匀沉降的影响。方案一桥型设计效果如图2 所示。
图2 方案一设计效果图
本方案将桥梁作为一座浮于水上的羌族民居设计，墩台身外露部分采用灰色片石装饰，拱檐镶以白石，腹孔墩如同穿斗式屋架，表面饰以仿木色面漆，局部点缀羊头图案。腹孔墩盖梁端头上翻扣住桥面板，类似羌族住宅用横环（如图3）反扣檐口的做法，形状做成木犁式，整齐一致，美观自然。桥面栏杆立柱向内弯曲，如羊角状，配以金属横杆，简洁大方。整座桥将羌族建筑独具特色的石木结合、梁柱构造、白石崇拜等元素有机结合，盖梁挡块、栏杆等细部均暗含羌族元素而又不着痕迹。色彩上将羌族建筑常用的灰黄白三色合理搭配，全桥不加额外装饰，仅依靠空腹拱桥自身构件，自然之中体现出浓浓的羌族气息，做到了神似而形不似。为增强桥梁夜间景色,还可在拱圈、立柱及桥面板外侧设不同色彩的密布式霓虹灯。
图3 羌族民居横环示意图
2.2 7×24m实腹拱桥(方案二)
该方案共分7孔，每孔净跨24m，桥宽30m,全长210m。桥面布置为0.25m（栏杆）+3.50m（人行道）+3.00m（非机动车道）+0.50m（护栏）+15.50m（机动车道）+0.50m（护栏）+3.00m（非机动车道）+3.50m（人行道）+0.25m（栏杆），其中机动车道按双向四车道布置。
主拱圈采用钢筋混凝土板式拱圈，矢跨比1/8，悬链线拱轴系数m=2.24，主拱圈厚500mm。为增加桥梁通透性，尽量抬高拱脚，减小矢跨比。下部结构采用实体墙式墩身，普通墩采用双排桩基础，桩长约30m，桩径1.2m，3#桥墩为单向推力墩，采用三排桩基础，桩长约30m，桩径1.5m，重力式实体桥台。全桥分上下行两幅，以减少墩台不均匀沉降的影响。方案二桥型设计效果如图4 所示。
图4 方案二设计效果图
本方案紧扣羌族特有建筑—碉楼来设计，将桥墩及橋台向两侧突出，模仿碉楼形式，上细下粗，顶部观景平台顺桥向长3.0m，横桥向宽2.5m，底部尺寸为4.0m×3.0m。楼身饰以瞭望窗，观景平台四角做成羊角状。拱圈与实腹段采用精铸石工艺雕出抽象羊头图案，两肩部采用羌族传统花纹装饰。桥面栏杆立柱向内弯曲，如羊角状，配以金属横杆，简洁大方。全桥色彩以灰色为主色调，给人稳重大气，含蓄内敛之感。为增强桥梁夜间景色,还可在拱圈、碉楼外边缘及桥面板外侧设不同色彩的密布式霓虹灯。
3 两种方案比选
两种方案的主要材料用量、投资估算及其美学效果的对比情况见表1 所示。
由表1可见,单纯从技术角度分析,两个方案在实施中不会存在较大的难度,均是合理可行的。方案一通透性更好，桥面板可提前预制，施工方便,估算建安费2480 万元,造价较低。方案二上部结构较方案一略省,下部结构及附属碉楼工程量较多，估算建安费2590万元,造价略微偏高。
4 最终实施方案
两种方案均得到专家及当地居民的一致肯定，并选定采用方案一进行施工图设计。该桥是北川新县城同时实施的四座桥梁中最受好评的桥梁。在实施过程中，结合各种实际情况，吸收了各方意见，对方案一的外形做了局部调整，墩台身及拱圈均为灰色，立柱为白色，盖梁挡块（横环）仍为仿木色，栏杆采用了仿木色 钢栏杆，暗含羊头及横环构造。全桥竣工后呈现出另外一种意境（如图5）。
图5 西羌北桥实景图片
5 结束语
随着经济发展和人们审美水平的提升,桥梁美学设计也受到越来越多的重视。尤其是在传统文化丰富、地域特色浓厚、以及民族特色强烈的城市，所建桥梁与景观及文化的有机融合是桥梁设计必须深入研究的课题。通过对西羌北桥的美学设计实践,结果表明在增加较少的投资甚至不增加投资的情况下,使现代桥梁与传统文化结合达到美的效果是完全可行的。桥梁设计工作者在设计中要深入研究当地文化，取其意境而非生搬硬套，充分发挥想象,打破桥梁结构固有形象，利用各种先进技术手段、新材料及辅助装饰实现桥梁在外观甚至结构上的突破,设计出经济、美观、合理安全的新型桥梁,为美好舒适的城市环境增添亮点。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：城市桥梁；北川；羌族；传统建筑；美学设计
现代城市桥梁如何与传统文化、地域特色及民族文化相结合是城市桥梁设计中常常遇见的问题，现代与传统建筑材料的差别，以及设计人员对传统文化的理解不同，往往使此类桥梁设计出现生搬硬套、不伦不类的感觉。本文结合四川省北川新县城西羌北桥的美学设计，对此做了尝试，提出了一些新的思路。
1 工程概况
北川新县城是“512”汶川特大地震灾后重建唯一一个异地重建的县城，新县城总体规划以突出建筑地域特色、优化山水格局、塑造宜人尺度为基本设计原则，力求彰显新县城作为地域民族城市的整体空间特色。
西羌北桥是山东省援建北川新县城重要项目，是西羌北街跨越安昌河的一座大桥。安昌河位于新县城西侧，因该地区静风频率较高，安昌河承担着清洁空气，改善小气候质量的重要作用，是新县城的“生态廊”。该桥西接安北公路，是新县城对外联系的重要通道，也是安昌河景观带的重要节点。
工程场区跨越河床、河漫滩、一级阶地等多个地貌单元，地形较复杂。桥位处地层从上至下依次为素填土、卵石层、强风化泥岩和中风化泥岩。岩层以上的覆盖层约为27.6～33.1m。地下水、地表水对混凝土及钢结构具微腐蚀性。无不良工程地质情况。桥梁与台后道路同宽，均为30m。道路设计时速50km/h。常水位高程551.60m，100年一遇水位高程557.53m。本桥采用的主要设计指标为：
（1） 设计洪水频率：100年一遇，无通航要求。
（2） 设计荷载等级：公路-I级，人群荷载：3.5KN/m2。
（3） 抗震设防烈度为7度（第二组），设计基本地震加速度值为0.15g。
根据规划要求，该桥与城市交通性干路相连，桥梁断面需确保城市交通功能的连续，桥型应突出与之相邻的禹王桥（步行廊桥）的景观，桥梁尺度应与城市形态、禹王桥步行街相协调，桥梁风格以现代为主，可适当融入体现羌族风貌的元素并烘托禹王桥景观。
2 桥型方案设计
禹王桥是一座三跨拱形廊桥（如图1），西羌南桥及西羌北桥分列其南北两侧，为使三桥协调一致并突出禹王桥景观，西羌南桥及西羌北桥采用相同桥型，按上承式拱桥设计，适当减少桥面景观，增加视线通透性。桥长根据规划河道断面确定，不压缩河床断面。工程桥位处地质条件较好，下部结构造价较低，故桥梁跨度不宜过大，各跨按等跨布置，以方便施工，降低造价。综合分析比较并结合设计依据要求,拟定空腹拱桥与实腹拱桥两种方案。等跨上承式拱桥形式在美学效果上显得规律统一，整齐有余，个性不足。为在突出禹王桥的同时，体现自身特色，同时彰显羌族风貌，经深入学习羌族人文、习俗及建筑等方面的知识，对该桥方案进行了巧妙构思，合理布局、恰当润色，较好的实现了该桥功能性与美观性的统一。两种方案分述如下。
图1 禹王桥效果图
2.1 5×32m空腹拱桥(方案一)
该方案共分5孔，每孔净跨32m，桥宽30m，全长206m。桥面布置为0.25m（栏杆）+3.50m（人行道）+3.00m（非机动车道）+0.50m（护栏）+15.50m（机动车道）+0.50m（护栏）+3.00m（非机动车道）+3.50m（人行道）+0.25m（栏杆），其中机动车道按双向四车道布置。
主拱圈采用钢筋混凝土肋板式拱圈，矢跨比1/6，悬链线拱轴系数m=2.24，主拱圈厚700mm～900mm。排架式腹孔墩，板式腹孔结构，实腹段尽量做小以增加桥梁通透性。下部结构采用实体墙式墩身，双排桩基础，桩长约30m，桩径1.5m，重力式实体桥台。全桥分上下行两幅，以减少墩台不均匀沉降的影响。方案一桥型设计效果如图2 所示。
图2 方案一设计效果图
本方案将桥梁作为一座浮于水上的羌族民居设计，墩台身外露部分采用灰色片石装饰，拱檐镶以白石，腹孔墩如同穿斗式屋架，表面饰以仿木色面漆，局部点缀羊头图案。腹孔墩盖梁端头上翻扣住桥面板，类似羌族住宅用横环（如图3）反扣檐口的做法，形状做成木犁式，整齐一致，美观自然。桥面栏杆立柱向内弯曲，如羊角状，配以金属横杆，简洁大方。整座桥将羌族建筑独具特色的石木结合、梁柱构造、白石崇拜等元素有机结合，盖梁挡块、栏杆等细部均暗含羌族元素而又不着痕迹。色彩上将羌族建筑常用的灰黄白三色合理搭配，全桥不加额外装饰，仅依靠空腹拱桥自身构件，自然之中体现出浓浓的羌族气息，做到了神似而形不似。为增强桥梁夜间景色,还可在拱圈、立柱及桥面板外侧设不同色彩的密布式霓虹灯。
图3 羌族民居横环示意图
2.2 7×24m实腹拱桥(方案二)
该方案共分7孔，每孔净跨24m，桥宽30m,全长210m。桥面布置为0.25m（栏杆）+3.50m（人行道）+3.00m（非机动车道）+0.50m（护栏）+15.50m（机动车道）+0.50m（护栏）+3.00m（非机动车道）+3.50m（人行道）+0.25m（栏杆），其中机动车道按双向四车道布置。
主拱圈采用钢筋混凝土板式拱圈，矢跨比1/8，悬链线拱轴系数m=2.24，主拱圈厚500mm。为增加桥梁通透性，尽量抬高拱脚，减小矢跨比。下部结构采用实体墙式墩身，普通墩采用双排桩基础，桩长约30m，桩径1.2m，3#桥墩为单向推力墩，采用三排桩基础，桩长约30m，桩径1.5m，重力式实体桥台。全桥分上下行两幅，以减少墩台不均匀沉降的影响。方案二桥型设计效果如图4 所示。
图4 方案二设计效果图
本方案紧扣羌族特有建筑—碉楼来设计，将桥墩及橋台向两侧突出，模仿碉楼形式，上细下粗，顶部观景平台顺桥向长3.0m，横桥向宽2.5m，底部尺寸为4.0m×3.0m。楼身饰以瞭望窗，观景平台四角做成羊角状。拱圈与实腹段采用精铸石工艺雕出抽象羊头图案，两肩部采用羌族传统花纹装饰。桥面栏杆立柱向内弯曲，如羊角状，配以金属横杆，简洁大方。全桥色彩以灰色为主色调，给人稳重大气，含蓄内敛之感。为增强桥梁夜间景色,还可在拱圈、碉楼外边缘及桥面板外侧设不同色彩的密布式霓虹灯。
3 两种方案比选
两种方案的主要材料用量、投资估算及其美学效果的对比情况见表1 所示。
由表1可见,单纯从技术角度分析,两个方案在实施中不会存在较大的难度,均是合理可行的。方案一通透性更好，桥面板可提前预制，施工方便,估算建安费2480 万元,造价较低。方案二上部结构较方案一略省,下部结构及附属碉楼工程量较多，估算建安费2590万元,造价略微偏高。
4 最终实施方案
两种方案均得到专家及当地居民的一致肯定，并选定采用方案一进行施工图设计。该桥是北川新县城同时实施的四座桥梁中最受好评的桥梁。在实施过程中，结合各种实际情况，吸收了各方意见，对方案一的外形做了局部调整，墩台身及拱圈均为灰色，立柱为白色，盖梁挡块（横环）仍为仿木色，栏杆采用了仿木色 钢栏杆，暗含羊头及横环构造。全桥竣工后呈现出另外一种意境（如图5）。
图5 西羌北桥实景图片
5 结束语
随着经济发展和人们审美水平的提升,桥梁美学设计也受到越来越多的重视。尤其是在传统文化丰富、地域特色浓厚、以及民族特色强烈的城市，所建桥梁与景观及文化的有机融合是桥梁设计必须深入研究的课题。通过对西羌北桥的美学设计实践,结果表明在增加较少的投资甚至不增加投资的情况下,使现代桥梁与传统文化结合达到美的效果是完全可行的。桥梁设计工作者在设计中要深入研究当地文化，取其意境而非生搬硬套，充分发挥想象,打破桥梁结构固有形象，利用各种先进技术手段、新材料及辅助装饰实现桥梁在外观甚至结构上的突破,设计出经济、美观、合理安全的新型桥梁,为美好舒适的城市环境增添亮点。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。