陸海“豐”城“鵝”鳴江雲——惠州市鵝城大橋總體設計
鵝城大橋位於廣東省惠州市惠城區，上跨東江，爲“豐”字交通主框架總體佈局規劃的重要節點橋樑。工程主線橋樑全長1119.5m，包括南、北引橋和一座四跨連續斜跨空間異型系杆拱橋。主橋主跨跨度爲180m，爲國內最大的空間斜跨偏態系杆拱橋。項目景觀標誌性強、結構複雜、創新度高。橋樑景觀造型設計與當地地域文化高度融合，呼應惠州“鵝城”的千年美稱；作爲國內最大的斜跨偏態系杆拱橋，主拱拱肋中心線爲空間斜跨偏態曲線，吊索成空間放射性佈置，吊索採用高強度平行鋼絲吊索，主樑、拱肋系統和鵝塔均採用Q345qD橋樑結構鋼。下部結構採用C40花瓶造型墩柱和水下C35鑽孔灌注羣樁基礎；在整個設計過程中，充分利用參數化三維技術進行正向BIM設計。
惠“豐” 惠“人” 惠“兩岸”
項目在惠州“豐”字交通規劃的重要節點處，位於東江東段，河面寬度爲620m，橋樑落地位置接入兩岸現狀道路，整個橋樑範圍佈局的空間較爲開闊，且附近未規劃高層建築羣，因此橋樑作爲周圍唯一規劃的大型建築，在滿足交通功能的基礎之上,還需要承擔重要的城市景觀功能。
鵝城大橋及引道工程建設項目西起現狀惠州大道，終點爲現狀江東一號路，工程範圍全長約2974 m。全線包括一座主橋、東西兩側引橋和兩座立交，立交包括菊花路下穿通道和江東一號路立交。主線道路設計車速爲50km/h，雙向六車道，橋位處爲內河Ⅲ級航道，通航淨空爲110×10m，由於航道與橋樑軸線法線之間存在4度偏角，通過通航安全性論證，確定通航淨寬不小於145m，通航淨高不小於10m。項目計劃工期爲3年，預計於2024年底完工。
橋型方案構思
橋樑方案充分融合惠州地域文化。傳說有一位仙人騎着木鵝從北方飛來，看見惠州山清水秀，便降落西湖中不願離去，木鵝化作一座山嶺臥於湖畔，因此，惠州城得名“鵝城”。2018年12月“鵝城傳說”入選惠州市第七批非物質文化遺產代表性項目名錄。
橋樑造型以東江之“水”、惠州之“鵝”爲主要元素進行演繹設計，空間拱肋和中心塔整體感觀優美簡潔，細部構造刻畫傳神，再配合放射性拉開的吊杆索麪，形象勾勒出天鵝曼妙的身姿。方案構思和演化如圖1所示。
圖1 方案構思和演化圖
方案設計以現代的筆觸呼應了“鵝城”的千年美稱，拱肋將天鵝雙翼的美麗形態凝固下來，總體富有張力的造型呈現出一種蓄勢待發的靜態美和一種平衡的力量感。空間拱肋之間通過陣列有序的斜杆杆件相連，配合以散射佈置的吊杆，在精細雕刻天鵝翅膀形態的同時，進一步增強了全橋的層次感。整體造型既有宏觀大型的展現，也有細節處的精心雕琢。
景觀視點方面，橋位處水域開闊，具有多角度良好的景觀視野，可以全方位展現橋樑方案的不同立面形態。建成後將成爲區域重要的景觀建築。
遠眺，由橋塔和拱肋勾勒出的天鵝造型，猶如兩隻美麗的天鵝在東江上曲頸遊曳，在寧靜的江面上，姿態輕盈優美，爲東江增添了獨特的美麗情調。
近觀，由空間拱肋和斜杆描畫出的天鵝羽毛潔白如雪，爲山水優美的惠州增加了生機與活力。橋塔天鵝的造型簡潔現代，富有動態感，展現了惠州和諧的生態環境。
橋樑景觀設計充分結合惠州當地“鵝城傳說”文化特色，景觀造型進行抽象和提升後形成，橋樑景觀設計方案最終由惠州市民通過多媒體網絡、報紙等平臺進行全民投票選出，造型方案得到了當地市民對“鵝城文化”認可的強烈共鳴。
橋型景觀造型詳細設計
（1）拱肋和鵝塔斷面形式
爲了提高拱肋層次變化與減小視覺上的厚重感、追求輕柔的現代美，在初步設計階段對主拱、副拱、鵝塔的空間線形和截面形式均做了整體調整。綜合考慮受力的因素，將主、副拱拱肋截面高度擬定爲採用2.8m～6.0m的變高截面。採用八邊形的截面，固定倒角尺寸流暢線形，雖然一定程度上增加了鋼結構設計與製造加工的難度，但大幅度地增加了美學體驗與設計感。
（2）副拱系統
主、副拱肋均採用八邊形斷面，結合斜杆截面頂底板在端部外伸寬度的細微變化，勾勒出羽毛的感覺。設計中在斜杆數量、尺度、疏密等關鍵景觀特性上，結合受力充分比選考慮，最終選定方案，保證受力的同時，提升通透性，“長密短疏”的原則符合視覺優選，選定的副拱系統造型惟妙惟肖，十分靈動，如圖2所示。
圖2 拱肋系統平面造型
（3）吊杆佈置
拉索的佈置對受力的影響直接，與拱軸線形密切相關，同時，在很大程度上影響橋樑整體的景觀效果。對拱軸線與吊杆佈置間距和佈置角度進行深化設計，綜合考慮景觀造型、結構受力和橋面行車淨空的影響，使得拱肋和主樑受力更加合理，且造型也更加美觀、曲線更爲流暢，如圖3所示。
圖3 拱肋線型與吊杆放射性佈置
景觀造型多視角分析
鵝城大橋所處橋位水域寬闊，北岸以高層商業建築、會展中心等公共建築和高端住宅小區爲主，還有歷史名勝古蹟千年古剎大雲寺，東岸以溼地公園、學校、住宅小區和濱江環路爲主，兩岸人羣活動均較爲頻繁。同時鵝城大橋通車後，橋上車輛和人行也將是一個非常重要的視點。此外距離本橋位臨近上下游1km左右均有一座既有大橋，也是本橋的重要視點，整個橋樑的觀賞點較爲全面。通過多視角分析橋樑造型，從不同角度觀看，橋樑造型均層次豐富，給人以美好的視覺享受。
在設計過程中，充分考慮了岸邊、橋上行人、行車視角，江中游船視角，航拍視角，遠點觀橋視角等多視角，並同步考慮清晨、日照、黃昏、夜晚等多時段不同的橋樑景觀狀態。
橋樑夜景照明設計
（1）橋樑夜景照明的設計目標
以橋樑自身結構特點，結合特色照明的方式來打造橋樑夜間景觀，通過合理、科學的照明設計，結合城市特殊人文風貌以及知名度與美譽度，進行內涵的提煉與外延的融合，賦予城市新的活力和內涵，打造惠州夜景新地標，提升市民幸福感和獲得感，營造夜間網紅打卡點，與時俱進利用新媒體社交平臺智慧雲空間向社會展示惠州的歷史文化、新時代氣息和精神面貌，凝聚了人氣，同時也提升城市名片。
（2）橋樑夜景造型的創作理念
提取東江水系爲設計元素，將“天鵝引頸高歌”的元素運用到橋樑夜景設計中，使橋塔形態新穎富有韻律，整體造型舒展挺拔，展現惠州的開放和包容共融，凸顯其悠久的歷史韻味和錦繡繁榮的未來前景。
（3）橋樑夜景照明的設計主題
橋樑夜景照明的設計主題爲“雙鵝耀東江，霞光萬道”，結合橋上水幕和造型多變的燈光秀，凸顯橋樑晝夜形象視覺反差，強化鵝城大橋印記。結合創新建築媒體設計。
（4）橋樑夜景照明的觀賞點
橋樑夜景的主要觀賞點爲大雲寺、東苑休閒園、環島路北岸、兩岸濱江路、上下游橋上和江上通航船舶。
橋樑工程設計
鵝城大橋主線橋樑工程長約1119.5m，主橋長460m，北引橋長240m，南引橋長419.5m，共設置四條匝道橋，每條匝道橋長爲108m。主線橋樑自西向東，分別上跨東江二路、北岸大堤、東江、馬安圍大堤和沿江路後，在龍頸路前落地；四條匝道橋分別上跨兩岸大堤，並平行佈置在大堤外側。
全線主要工程分佈及總體佈置如圖4所示。
圖4 全線總體平面佈置
主橋設計
鵝城大橋主橋採用50m+180m+180m+50m=460m四跨連續斜跨異型系杆拱橋，採用鋼樑鋼拱結構，拱樑固結、墩樑分離體系，中間鵝塔採用鋼塔與主樑固結。橋面標準斷面寬度爲45m，邊拱腳橋面人非繞拱腳外側，橋面加寬爲49.5m。主橋橋型佈置如圖5所示。
圖5 鵝城大橋主橋橋型佈置圖
主樑中心樑高爲3.5m，拱跨標準樑段採用分離式雙小邊箱+工字樑結構，橫向採用箱形橫樑連接，頂板鏤空；樑跨標準樑段採用半封閉雙小邊箱結構，橫向採用倒T形橫樑連接；中拱腳和邊拱腳拱樑固結區和樑跨邊支點均採用全封閉整箱結構。
拱肋由五大系統組成，包括主拱肋、副拱肋、主副拱肋之間的斜杆、兩副拱之間的曲杆以及曲杆之間的水平拉索等構件組成。主拱肋爲四根對稱的空間斜跨拱肋，副拱肋爲空間曲面拱肋，主副拱均採用八邊形斷面，斜杆和曲杆均採用四邊形斷面，在曲杆之間通過張拉柔性拉索，來提供曲杆的面內剛度。鵝塔採用平面曲線塔柱，鵝塔截面採用八邊形截面。主橋共佈置17對吊索，成空間放射性佈置。
鵝塔爲空間曲面塔柱，在橋面以上塔高爲58.866m，中間彎曲段寬度爲36.324m。鵝型塔橫斷面採用八邊形斷面。鵝塔根部與主樑固結，形成整體剛性節點。
拱樑結合位置斷面佈置如圖6所示。
圖6 拱樑結合位置斷面佈置圖
主橋中墩採用雙肢薄壁花瓶墩，兩肢墩柱與頂平臺的連接處採用橢圓倒角，並結合刻槽實現較好的景觀效果。墩底下設整體矩形承臺，承臺下設30根D2.0m鑽孔灌注樁。主橋次邊墩採用帶橫系樑的花瓶墩，橋墩下設置啞鈴形承臺，承臺下設24根D1.8m鑽孔灌注樁。主引橋過渡墩採用帶橫系樑的花瓶墩，橋墩下設置啞鈴形承臺，承臺下設12根D1.8m鑽孔灌注樁。
南北引橋設計
橋樑上部除了跨堤段處採用變截面預應力混凝土連續箱梁，其他均採用等高預應力混凝土連續箱梁。連續箱梁均採用支架現澆方式施工。
下部結構均採用花瓶墩，墩柱採用帶圓角的矩形斷面，承臺接樁基礎。橋臺採用U臺接樁基橋臺，每個承臺下設12 根φ1.5m 樁基，樁基採用鑽孔灌注樁。
南北引橋典型橋型佈置如圖7所示。
圖7 引橋典型橋型佈置
匝道橋設計
本項目共設置四條匝道，匝道鋼箱梁在結構外觀上儘量與主線保持相似，原則上採用等高度連續樑，箱梁標準樑高採用2.3m。鋼箱主樑採用正交異性橋面板全焊鋼箱梁，橋面頂板採用單向橫坡，頂底板平行佈置，橋面橫坡採用樑體整體旋轉。
下部結構均採用花瓶墩，墩柱採用帶圓角的矩形斷面，承臺接樁基礎。橋臺採用U臺接樁基橋臺，每個承臺下設6根φ1.5m 樁基，樁基採用鑽孔灌注樁。
設計創新及關鍵技術
惠州市鵝城大橋因其形似“天鵝之吻”的、獨特的、創新性的景觀造型，與惠州地域文化高度融合。設計過程有很多新技術、新材料、新設備的應用，是惠州當地景觀橋樑建設的一個新的里程碑。該橋主要的技術特點和創新應用如下：
（1）採用工字型+箱型的新型拱橋組合系杆主樑結構、空間斜跨偏態拱肋系統與空間放射性四索麪協同受力，形成系杆拱橋。
（2）採用組合式支撐體系，豎向、水平向分離，分別由拉索球鋼支座與水平向力由金屬三角阻尼器來承擔，滿足正常使用工況、地震工況下的需求。
（3）針對疲勞開裂問題，鋼主樑橋面鋪裝在正交異性鋼橋面板上鋪設薄層超高性能混凝土STC層，將鋼橋面轉變成組合橋面，提高結構耐久性。
（4）中墩（ZP3號）上根據受力要求設置多排支座，爲了實時監測多支座受力狀態，動態監控橋樑，採用測力支座。
（5）BIM正向設計程度高：主橋，尤其是主橋拱肋系統的設計過程中，充分使用參數化、三維化的BIM工具輔助設計，提升設計效率以及設計圖紙三維展示度。
惠州鵝城大橋及引道工程建設項目是點亮惠州“豐”字交通網絡、確保惠州城市定位的標誌性、戰略性工程。項目景觀要求高，建設難度大。
項目在景觀橋樑造型設計深耕細作，力求設計出讓市民滿意的民生橋樑，並在後續工作過程中提出了多項技術創新以解決建設關鍵問題。
目前，本項目已臨近收尾階段，主橋鋼結構架設已完成，預計2024年底通車。歡迎國內外橋樑界同仁到惠州來參觀遊覽。
本文刊載 / 《橋樑》雜誌
2024年 第3期 總第119期
作者 / 賈周寒 曲慧 夏洪
作者單位 / 同濟大學建築設計研究院（集團）有限公司
湖北建科國際工程有限公司
編輯 / 陳晨
美編 / 趙雯
審校 / 李天穎 裴小吟 廖玲
聯繫人：李天穎
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