陆海“丰”城“鹅”鸣江云——惠州市鹅城大桥总体设计
鹅城大桥位于广东省惠州市惠城区，上跨东江，为“丰”字交通主框架总体布局规划的重要节点桥梁。工程主线桥梁全长1119.5m，包括南、北引桥和一座四跨连续斜跨空间异型系杆拱桥。主桥主跨跨度为180m，为国内最大的空间斜跨偏态系杆拱桥。项目景观标志性强、结构复杂、创新度高。桥梁景观造型设计与当地地域文化高度融合，呼应惠州“鹅城”的千年美称；作为国内最大的斜跨偏态系杆拱桥，主拱拱肋中心线为空间斜跨偏态曲线，吊索成空间放射性布置，吊索采用高强度平行钢丝吊索，主梁、拱肋系统和鹅塔均采用Q345qD桥梁结构钢。下部结构采用C40花瓶造型墩柱和水下C35钻孔灌注群桩基础；在整个设计过程中，充分利用参数化三维技术进行正向BIM设计。
惠“丰” 惠“人” 惠“两岸”
项目在惠州“丰”字交通规划的重要节点处，位于东江东段，河面宽度为620m，桥梁落地位置接入两岸现状道路，整个桥梁范围布局的空间较为开阔，且附近未规划高层建筑群，因此桥梁作为周围唯一规划的大型建筑，在满足交通功能的基础之上,还需要承担重要的城市景观功能。
鹅城大桥及引道工程建设项目西起现状惠州大道，终点为现状江东一号路，工程范围全长约2974 m。全线包括一座主桥、东西两侧引桥和两座立交，立交包括菊花路下穿通道和江东一号路立交。主线道路设计车速为50km/h，双向六车道，桥位处为内河Ⅲ级航道，通航净空为110×10m，由于航道与桥梁轴线法线之间存在4度偏角，通过通航安全性论证，确定通航净宽不小于145m，通航净高不小于10m。项目计划工期为3年，预计于2024年底完工。
桥型方案构思
桥梁方案充分融合惠州地域文化。传说有一位仙人骑着木鹅从北方飞来，看见惠州山清水秀，便降落西湖中不愿离去，木鹅化作一座山岭卧于湖畔，因此，惠州城得名“鹅城”。2018年12月“鹅城传说”入选惠州市第七批非物质文化遗产代表性项目名录。
桥梁造型以东江之“水”、惠州之“鹅”为主要元素进行演绎设计，空间拱肋和中心塔整体感观优美简洁，细部构造刻画传神，再配合放射性拉开的吊杆索面，形象勾勒出天鹅曼妙的身姿。方案构思和演化如图1所示。
图1 方案构思和演化图
方案设计以现代的笔触呼应了“鹅城”的千年美称，拱肋将天鹅双翼的美丽形态凝固下来，总体富有张力的造型呈现出一种蓄势待发的静态美和一种平衡的力量感。空间拱肋之间通过阵列有序的斜杆杆件相连，配合以散射布置的吊杆，在精细雕刻天鹅翅膀形态的同时，进一步增强了全桥的层次感。整体造型既有宏观大型的展现，也有细节处的精心雕琢。
景观视点方面，桥位处水域开阔，具有多角度良好的景观视野，可以全方位展现桥梁方案的不同立面形态。建成后将成为区域重要的景观建筑。
远眺，由桥塔和拱肋勾勒出的天鹅造型，犹如两只美丽的天鹅在东江上曲颈游曳，在宁静的江面上，姿态轻盈优美，为东江增添了独特的美丽情调。
近观，由空间拱肋和斜杆描画出的天鹅羽毛洁白如雪，为山水优美的惠州增加了生机与活力。桥塔天鹅的造型简洁现代，富有动态感，展现了惠州和谐的生态环境。
桥梁景观设计充分结合惠州当地“鹅城传说”文化特色，景观造型进行抽象和提升后形成，桥梁景观设计方案最终由惠州市民通过多媒体网络、报纸等平台进行全民投票选出，造型方案得到了当地市民对“鹅城文化”认可的强烈共鸣。
桥型景观造型详细设计
（1）拱肋和鹅塔断面形式
为了提高拱肋层次变化与减小视觉上的厚重感、追求轻柔的现代美，在初步设计阶段对主拱、副拱、鹅塔的空间线形和截面形式均做了整体调整。综合考虑受力的因素，将主、副拱拱肋截面高度拟定为采用2.8m～6.0m的变高截面。采用八边形的截面，固定倒角尺寸流畅线形，虽然一定程度上增加了钢结构设计与制造加工的难度，但大幅度地增加了美学体验与设计感。
（2）副拱系统
主、副拱肋均采用八边形断面，结合斜杆截面顶底板在端部外伸宽度的细微变化，勾勒出羽毛的感觉。设计中在斜杆数量、尺度、疏密等关键景观特性上，结合受力充分比选考虑，最终选定方案，保证受力的同时，提升通透性，“长密短疏”的原则符合视觉优选，选定的副拱系统造型惟妙惟肖，十分灵动，如图2所示。
图2 拱肋系统平面造型
（3）吊杆布置
拉索的布置对受力的影响直接，与拱轴线形密切相关，同时，在很大程度上影响桥梁整体的景观效果。对拱轴线与吊杆布置间距和布置角度进行深化设计，综合考虑景观造型、结构受力和桥面行车净空的影响，使得拱肋和主梁受力更加合理，且造型也更加美观、曲线更为流畅，如图3所示。
图3 拱肋线型与吊杆放射性布置
景观造型多视角分析
鹅城大桥所处桥位水域宽阔，北岸以高层商业建筑、会展中心等公共建筑和高端住宅小区为主，还有历史名胜古迹千年古刹大云寺，东岸以湿地公园、学校、住宅小区和滨江环路为主，两岸人群活动均较为频繁。同时鹅城大桥通车后，桥上车辆和人行也将是一个非常重要的视点。此外距离本桥位临近上下游1km左右均有一座既有大桥，也是本桥的重要视点，整个桥梁的观赏点较为全面。通过多视角分析桥梁造型，从不同角度观看，桥梁造型均层次丰富，给人以美好的视觉享受。
在设计过程中，充分考虑了岸边、桥上行人、行车视角，江中游船视角，航拍视角，远点观桥视角等多视角，并同步考虑清晨、日照、黄昏、夜晚等多时段不同的桥梁景观状态。
桥梁夜景照明设计
（1）桥梁夜景照明的设计目标
以桥梁自身结构特点，结合特色照明的方式来打造桥梁夜间景观，通过合理、科学的照明设计，结合城市特殊人文风貌以及知名度与美誉度，进行内涵的提炼与外延的融合，赋予城市新的活力和内涵，打造惠州夜景新地标，提升市民幸福感和获得感，营造夜间网红打卡点，与时俱进利用新媒体社交平台智慧云空间向社会展示惠州的历史文化、新时代气息和精神面貌，凝聚了人气，同时也提升城市名片。
（2）桥梁夜景造型的创作理念
提取东江水系为设计元素，将“天鹅引颈高歌”的元素运用到桥梁夜景设计中，使桥塔形态新颖富有韵律，整体造型舒展挺拔，展现惠州的开放和包容共融，凸显其悠久的历史韵味和锦绣繁荣的未来前景。
（3）桥梁夜景照明的设计主题
桥梁夜景照明的设计主题为“双鹅耀东江，霞光万道”，结合桥上水幕和造型多变的灯光秀，凸显桥梁昼夜形象视觉反差，强化鹅城大桥印记。结合创新建筑媒体设计。
（4）桥梁夜景照明的观赏点
桥梁夜景的主要观赏点为大云寺、东苑休闲园、环岛路北岸、两岸滨江路、上下游桥上和江上通航船舶。
桥梁工程设计
鹅城大桥主线桥梁工程长约1119.5m，主桥长460m，北引桥长240m，南引桥长419.5m，共设置四条匝道桥，每条匝道桥长为108m。主线桥梁自西向东，分别上跨东江二路、北岸大堤、东江、马安围大堤和沿江路后，在龙颈路前落地；四条匝道桥分别上跨两岸大堤，并平行布置在大堤外侧。
全线主要工程分布及总体布置如图4所示。
图4 全线总体平面布置
主桥设计
鹅城大桥主桥采用50m+180m+180m+50m=460m四跨连续斜跨异型系杆拱桥，采用钢梁钢拱结构，拱梁固结、墩梁分离体系，中间鹅塔采用钢塔与主梁固结。桥面标准断面宽度为45m，边拱脚桥面人非绕拱脚外侧，桥面加宽为49.5m。主桥桥型布置如图5所示。
图5 鹅城大桥主桥桥型布置图
主梁中心梁高为3.5m，拱跨标准梁段采用分离式双小边箱+工字梁结构，横向采用箱形横梁连接，顶板镂空；梁跨标准梁段采用半封闭双小边箱结构，横向采用倒T形横梁连接；中拱脚和边拱脚拱梁固结区和梁跨边支点均采用全封闭整箱结构。
拱肋由五大系统组成，包括主拱肋、副拱肋、主副拱肋之间的斜杆、两副拱之间的曲杆以及曲杆之间的水平拉索等构件组成。主拱肋为四根对称的空间斜跨拱肋，副拱肋为空间曲面拱肋，主副拱均采用八边形断面，斜杆和曲杆均采用四边形断面，在曲杆之间通过张拉柔性拉索，来提供曲杆的面内刚度。鹅塔采用平面曲线塔柱，鹅塔截面采用八边形截面。主桥共布置17对吊索，成空间放射性布置。
鹅塔为空间曲面塔柱，在桥面以上塔高为58.866m，中间弯曲段宽度为36.324m。鹅型塔横断面采用八边形断面。鹅塔根部与主梁固结，形成整体刚性节点。
拱梁结合位置断面布置如图6所示。
图6 拱梁结合位置断面布置图
主桥中墩采用双肢薄壁花瓶墩，两肢墩柱与顶平台的连接处采用椭圆倒角，并结合刻槽实现较好的景观效果。墩底下设整体矩形承台，承台下设30根D2.0m钻孔灌注桩。主桥次边墩采用带横系梁的花瓶墩，桥墩下设置哑铃形承台，承台下设24根D1.8m钻孔灌注桩。主引桥过渡墩采用带横系梁的花瓶墩，桥墩下设置哑铃形承台，承台下设12根D1.8m钻孔灌注桩。
南北引桥设计
桥梁上部除了跨堤段处采用变截面预应力混凝土连续箱梁，其他均采用等高预应力混凝土连续箱梁。连续箱梁均采用支架现浇方式施工。
下部结构均采用花瓶墩，墩柱采用带圆角的矩形断面，承台接桩基础。桥台采用U台接桩基桥台，每个承台下设12 根φ1.5m 桩基，桩基采用钻孔灌注桩。
南北引桥典型桥型布置如图7所示。
图7 引桥典型桥型布置
匝道桥设计
本项目共设置四条匝道，匝道钢箱梁在结构外观上尽量与主线保持相似，原则上采用等高度连续梁，箱梁标准梁高采用2.3m。钢箱主梁采用正交异性桥面板全焊钢箱梁，桥面顶板采用单向横坡，顶底板平行布置，桥面横坡采用梁体整体旋转。
下部结构均采用花瓶墩，墩柱采用带圆角的矩形断面，承台接桩基础。桥台采用U台接桩基桥台，每个承台下设6根φ1.5m 桩基，桩基采用钻孔灌注桩。
设计创新及关键技术
惠州市鹅城大桥因其形似“天鹅之吻”的、独特的、创新性的景观造型，与惠州地域文化高度融合。设计过程有很多新技术、新材料、新设备的应用，是惠州当地景观桥梁建设的一个新的里程碑。该桥主要的技术特点和创新应用如下：
（1）采用工字型+箱型的新型拱桥组合系杆主梁结构、空间斜跨偏态拱肋系统与空间放射性四索面协同受力，形成系杆拱桥。
（2）采用组合式支撑体系，竖向、水平向分离，分别由拉索球钢支座与水平向力由金属三角阻尼器来承担，满足正常使用工况、地震工况下的需求。
（3）针对疲劳开裂问题，钢主梁桥面铺装在正交异性钢桥面板上铺设薄层超高性能混凝土STC层，将钢桥面转变成组合桥面，提高结构耐久性。
（4）中墩（ZP3号）上根据受力要求设置多排支座，为了实时监测多支座受力状态，动态监控桥梁，采用测力支座。
（5）BIM正向设计程度高：主桥，尤其是主桥拱肋系统的设计过程中，充分使用参数化、三维化的BIM工具辅助设计，提升设计效率以及设计图纸三维展示度。
惠州鹅城大桥及引道工程建设项目是点亮惠州“丰”字交通网络、确保惠州城市定位的标志性、战略性工程。项目景观要求高，建设难度大。
项目在景观桥梁造型设计深耕细作，力求设计出让市民满意的民生桥梁，并在后续工作过程中提出了多项技术创新以解决建设关键问题。
目前，本项目已临近收尾阶段，主桥钢结构架设已完成，预计2024年底通车。欢迎国内外桥梁界同仁到惠州来参观游览。
本文刊载 / 《桥梁》杂志
2024年 第3期 总第119期
作者 / 贾周寒 曲慧 夏洪
作者单位 / 同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司
湖北建科国际工程有限公司
编辑 / 陈晨
美编 / 赵雯
审校 / 李天颖 裴小吟 廖玲
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