桥梁杆式刚构桥设计

桥梁杆式刚构桥设计

桥梁的设计目的、技术是手段，经济是限制，美学是我们必须追求的领域。随着公路桥梁建设事业步伐的加快,对桥梁美学方面的要求是越来越高。栏杆是构成桥梁完整功能的一个组成部份,它与桥梁结构的安全性,耐久性并无多大直接联系,但其外观设计的合理与美学上考虑的完善却直接影响着桥梁的外观,它是人们对桥梁美学评价的主要对象,是一座现代桥梁美学及实用功能上必不可少的补充和完善。一个优秀的,在美学上成功的栏杆设计,不仅应考虑桥梁所在地区的人文自然环境、传统习俗,文化背景等因素,还应考虑人们的美学意识与审美标准。在不过多增加施工难度和工程造价的基础上,做出形式既能给人以安全实用,又能给人以美的享受的栏杆是现代化桥梁功能的必要完善。1杆板柱的高度与断面尺寸桥梁一般都具有较高的建筑高度,而且目前修建的大多数桥梁仍为行人和车辆共用,因此栏杆系的各部尺寸拟定首先应考虑人体工程学方面的需求。一般认为,栏杆扶手和柱头的高度,分别不应高于人体心脏线和视线高度。当此二值达到或接近这一高度时,便使人产生一种压抑或“面壁”之感,行人在心理上不愿接近,栏杆就不再成为行人极目远眺的驻足之处。反之,栏杆扶手的高度过低,也会使人产生一种不安全感,行人在桥上行走或是驻足总有临深渊之危感。因此栏杆的建筑高度就人安全心理上的要求,最好在人的上胯骨与肋骨剑突之间。然而我国地域广阔,人口众多,各地区的人群平均身高都有差别。但一般说来北方较南方,靠近城市较偏远地区的人群身高普遍较为高大,图3栏杆的高度很难给定一定量的规定。建议根据桥梁所在不同地区和桥梁的建筑高度的不同,栏杆高度取值范围在1.05~1.15米之间,不宜低于是1.0米。栏杆板的长度(即栏杆的节间)划分,除应于桥梁上部结构相匹配外,以黄金分割法对其进行分割是一种简便易行且行之有效的方式。建议在桥梁上部结构的单元之间(如二段信相邻的简支梁间)首先确定栏杆的高度,继而以黄金分割法确定基本结构单元的节间数。将最后留下的尾数部分一并放在另一单元衔接处处理,这样既不会对栏杆的外形有牵强附会之虑,也不会对结构单元的伸缩功能带来不利影响。栏杆柱的断面尺寸如过于粗壮除为安装上带来不便外,也使人在视觉上有笨拙感,建议对于是混凝土栏杆断面宜在10~20厘米内取值,柱体表面可根据设计人员对栏杆造型的考虑布置一些易于成型、简单的浅浮雕或图案。扶手的断面尺寸也应考虑人体工程学的要求,宽度在16~18厘米范围内取值为宜,且其上平面与侧面的过渡最好以圆角形式或斜倒角相过渡,避免生硬的直角。柱头与栏杆板间的衔接除个别的情况外,均宜以笋接为主,这样可增加各构件的可连接性,也可满足结构主体对挠曲,伸缩功能的要求。2支撑钢件竖条式杆板栏杆扶手,柱(或柱头)及栏杆板的造型构成了一个完整的栏杆本体,从其基本造型上大致可分为如下几种:横条式栏杆,即仅有上下扶手和柱构成。这种栏杆造型极为简单,一般多用于汽车专用线或公路上小跨度的桥梁和涵洞构造物上,且目前常为钢护栏和混凝土护轮带所取代。这种形式的造型简单,建筑装配价格低廉。但这种过于简单的栏杆在实际使用过程中表明很容易损坏,起不到多大作用,也谈不上有何美学价值。竖条式栏杆,即在上下扶手中间以混凝土或钢件竖条,不加或间以少量横联构成栏杆板的形式。这种形式较前一种在构造形式上稍有复杂,但由于多为预制与现场装配构件,因此在施工问题上也不会有多大难度,建筑造价也相对较为便宜。竖条式混凝土栏杆,做得较多的有如图1的形式。这种形式造形均称协调,适应面较广泛。但一些栏杆由于施工质量原因,栏杆栅过早破坏,栏杆扶手的洗米大量剥落,使栏杆过早老化,给桥梁的美观造成影响。对于同样形式的栏杆,如果稍微考虑栏杆的装饰和颜色,建成的栏杆将会收到意想不到的效果。例如国道324线的某座大桥,其扶手设计成浅红色的洗石米,再每隔三个栏杆板装上一个具有本地寓意的铸铁图案。虽然造型没有多大变化,却能与周围环境相得益彰,协调一致,其有意学上的意义。钢件竖条式栏杆,由于其简洁轻巧,图形和色彩处理的方便,逐渐被大量应用于靠近城镇的地方。它具有不容易损坏和维修养护方便等优点。钢件竖条式栏杆一般都做成混凝土扶手和钢件竖条栏杆栅。如果钢件竖条做得过长,便存在着纤细的钢件竖条和粗大的混凝土扶手比例不协调的问题,给人一种不稳定的感觉,所以在美学处理上宜尽可能缩短钢竖条长度,或者在钢条上进行一些艺术加工(见图2)才能给人一种持重成熟之感。作为另一种格栅图形变化,可将两个相邻的竖条间入一定几何形状的横连。这种横连对于结构和工程的意义在于增加刚度和减少装配时的构件数量,同时保存了将整个栏杆板基本竖条作为母体来重复的造型,(见图3)。如果欲使这种被重复的母体在空间上有较大的跨度,可将节间内的栏杆栅以一种非对称性图案相串联即以2~3个栏杆节间做为母体来重复。另外,把混凝土扶手改成钢管扶手,也是一种可行的办法。它消除了纤细钢条和粗大的扶手不协调的问题,同时在色彩处理上能统一。近几年防撞栏做得比较多,其实用性和安全性是明显的。但是这种防撞栏对行人并没有什么安全感,因此防撞栏适应于高架桥等汽车专用公路或人烟稀少的地方。以整片石料和金属铸件做成的整片栏杆节间板,通常都是有较复杂且有一定寓意的花纹板,以手工雕刻或翻砂成型,多用于城市园林景点或有特殊要求的场合,这种结构造价昂贵,一般不为公路部门所采用。对于跨越主干道的人行天桥,栏杆宜做成实板体,以利安全。但对于不是很宽阔的人行天桥实板体栏杆也将使行人有一种被困于沟内的压抑感。图4某座跨越国道206的人行天桥的栏杆,为消除上述之虑,将实板体栏杆分出缺口再配上钢管扶手,使行人的视野更为开阔。同时考虑城市的美化,设计出凸出的半圆形花盆,让其栽种的花木与周围环境相协调,具有美学上的意义。总之,具体在一座桥上应配置何种形式的栏杆,考虑的因素应首先针对桥梁的功能,(即是汽车专用桥还是人车其用),桥梁的跨度与建筑高度,以及桥梁所在公路等级,行车速度和过往人群多少等综合分析比较,做到既要突出个性,又要强调与周围环境与桥梁本身结构形式的协调。突出个性,就应考虑本桥上述各方面的综合因素,不照搬照抄,不简单雷同。整个栏杆及桥面系从外形尺寸到细部处理要能反映设计人员对桥梁建筑美学的认识和表达。强调协调,就应考虑桥梁所在地区的周围环境以及更深一层含义的所在地区的历史渊