基于杨泗港大桥观景需求的人性化设计

2021-06-28张成东

交通科技 2021年3期

林驰张成东

(1.武汉市城市建设投资开发集团有限公司武汉 430070； 2.中铁大桥勘测设计院集团有限公司武汉 430056)

武汉市主城区依托“两江交汇、三镇鼎立”的自然格局，以长江、汉水，以及东西向山系为纽带，形成汉口、武昌、汉阳相对独立又相互联系的城市功能体系，并在此基础上构建三镇一体化发展的总体格局。湖北省政府、武汉市政府分别位于武昌和汉口，城市发展的中心主轴为长江，城市的发展方向主要为沿江发展。武汉独特的城市布局导致巨大的过江交通流量，多功能的过江桥梁建设是武汉城市一体化发展的迫切需求。

1 过江交通需求

1.1 机动车交通需求

杨泗港长江大桥(见图1)是杨泗港快速通道的过江桥梁工程，是城市“环网结合、轴向放射”的城市快速路体系重要的交通节点[1]。

图1 武汉杨泗港长江大桥位置示意图

作为城市基础建设中百年大计的特大过江桥梁，需要维持较高、长时间的高服务水平，保证车辆能快速过江，同时考虑城市建设发展的不可预见性，过江桥梁规模预测须着眼未来，体现一定前瞻性。结合交通量预测，桥梁建设规模推荐采用双层12车道。

1.2 非机动车及行人交通需求

根据武汉城市均衡发展和需求，跨江慢行交通也是城市交通重要的组成部分。

目前，武汉市中心城区内长江大桥、长江二桥、鹦鹉洲长江大桥均设置有人行道，但均未设置非机动车道。随着近几年电动车过江需求快速增长，行人对绿色出行、健康出行的要求越来越高，从以人为本的设计理念出发，杨泗港大桥设置了非机动车道和人行道。

1.3 桥梁设计标准

道路等级：上层为城市快速路，下层为城市主干道，设置非机动车道和人行道。

设计行车速度：主线桥上层80 km/h，下层60 km/h。

设计车道：采用双层12车道布置，上层6车道，下层6车道，在下层桥面两侧设置非机动车道。上、下层桥面均设置人行道或观光道。

2 大桥总体设计概况

杨泗港长江大桥项目工程范围，起于汉阳国博立交，止于武昌八坦立交，工程总长度为4.134 km，跨江主桥位于直线上，桥梁双向纵坡为1.5%，大桥平面布置示意见图2[2]。

图2 大桥平面布置示意图

杨泗港长江大桥主缆跨度布置为465 m+1 700 m+465 m=2 630 m，主缆边中跨比0.28，主缆矢跨比1/9[3]。主桥加劲钢桁梁采用华伦式桁架。主塔采用钢筋混凝土门式桥塔。主缆采用大直径高强钢丝[4]、预制平行钢丝索股法(PPWS)成缆，大桥吊索采用无涂装镀锌钢丝绳，主缆吊索与索夹为骑跨式连接，与钢桁加劲梁采用销接式连接。主塔基础采用沉井结构形式，锚碇基础采用地下连续墙构造，大桥立面布置见图3。

图3 大桥悬索桥立面布置图(单位：m)

3 双层桥面设计

3.1 双层桥面提出

早在1996年，根据规划预留，大桥选址方案就已确定，项目开始前期工程可行性研究时，长江南北两岸城市用地和配套交通设施已有预留，武昌和汉阳主线高架道路已经基本完成，双层高架布置示意图见图4。

图4 双层高架布置示意图

鉴于武汉为沿江发展城市，滨江区域经济发展和交通需求较大，跨江大桥的建设不但要考虑长距离过江交通功能，也应兼顾两岸滨江的多功能交通需求。

长江作为中国内地第一大河流，也是东西主要通航水道，在长江上修建大型桥梁不仅要满足河道的通航需求，还需满足一定的间距要求，本桥梁工程距离上、下游最近2座桥分别为2.8 km和3.2 km，基本满足通航标准要求，也是上、下游2座桥梁之间唯一的桥梁过江通道。鉴于过江通道资源集约利用及更好地服务两岸交通，大桥设计采用双层桥面形式。

3.2 双层桥面方案

杨泗港长江大桥及接线工程采取双层高架+地面辅道的建设方式，交通疏解示意图见图5。上层桥面为连续高架桥，与杨泗港快速通道四新段[5]和青菱段直接对接，满足四新地区及白沙洲地区长距离快速过江的交通需求；下层桥面在武昌区连接八坦路主路、新武金堤路，在汉阳区连接汉新大道主路、鹦鹉大道、晴川大道，满足滨江地区的交通需求；在汉阳侧和武昌侧均设置了上、下层转换匝道，满足两岸长、短距离的便捷转换需求。

图5 交通疏解示意图

3.3 双层桥面优势

1) 对过江交通的适应性。杨泗港长江大桥双层桥梁主要优势在于承担的交通量大，大桥上、下层共12车道，能适应未来年的机动车交通发展需要。双层桥梁结构符合“快慢结合，远近结合，上、下结合”的城市空间交通疏解理念，上层服务于长距离交通，下层服务于两岸短距离滨江交通，同时在两岸高架桥上设置上、下层转换匝道，以实现上、下层快速便捷交通转换。

2) 对慢行交通的适应性。本工程为城市特大桥梁，不仅要满足城市机动车交通需求，同时也应满足其他形式的交通如电动车、自行车、行人需求。目前从附近的跨江桥梁运营实际情况来看，非机动车交通需求量较大且呈增长趋势，特别是武汉长江大桥和长江二桥，每天需投入大量的警力防止电动车进入机动车道行驶，以确保交通运营安全。

鉴于非机动车交通安全需要，武汉市政府决定今后新修建跨江桥梁须考虑设置慢行道(非机动车道和人行道)，本桥设置非机动车道和人行道也是按照这一要求执行。

4 上、下桥梯道设计

4.1 梯道设计考虑

根据武汉市关于杨泗港大桥的修建规划，大桥主桥虽然设置了2条非机动车道，但是仅连接两岸规划道路，仍无法满足两岸市民的过江出行需求。

武汉江滩公园是武汉市最大、最具特色的滨江公园，考虑到市民的切身需求，结合杨泗港大桥江滩的规划和建设，在主桥的设计过程中，在汉阳和武昌主塔处设置了上、下桥梯道，以供市民从江滩到达上、下层桥面通行和观光。

主塔上、下桥梯道布置在主塔支墩之内，设置电梯可直达上、下层桥面，电梯一侧设人行梯道，供行人上、下桥使用，兼作疏散通道。在主塔内侧上层桥面设置观光平台，并与主桥人行观光道相接。

4.2 梯道设计方案

城市跨江桥梁设置快速上、下桥通道在以往的桥梁设计中已被实现，但是在超大跨度双层城市桥梁设计中尚未应用。设计过程中考虑了桥梁自身的受力要求，在结构安全的基础上考虑了两岸交通、江滩规划，以及行人需求等问题，体现了桥梁设计中以人为本的服务理念，主要体现在以下2个方面。

1) 实现行人上、下桥的便捷性。杨泗港大桥采用双层布置，上、下层均设置人行道，其中下层主桁架内侧还设置了非机动车和电动车专用道，是武汉市目前交通功能最完备的大桥。为了充分发挥大桥的交通功能，尤其是发挥两侧非机动车道和人行道的交通功能，需对非机动车和行人上、下桥系统进行创新设计研究，以便实现行人上、下桥的便捷性，汉阳江滩处主塔上、下桥梯道总体方案示意见图6。

图6 汉阳江滩处主塔上、下桥梯道总体方案图(单位：cm)

如图6所示，为实现行人上、下桥的便捷性，设计充分利用主塔内侧立柱(支承主桥和引桥结构)的空间进行合理布置。立柱内侧布置1部电梯，供行人从地面快速到达上、下层桥面，电梯井平面尺寸为3.0 m×2.25 m，电梯靠近主跨一侧设置人行梯道(兼作疏散通道)，供行人从地面到达下层，也可以到达上层平台。

2) 使行人通行和观景和谐统一。杨泗港大桥主跨长1 700 m，采用双层钢桁梁结构，规模宏大，景观效果好，建成后将成为武汉标志性建筑之一。行人上桥不仅有通行的需求，更有上桥欣赏江城美景的需要。所以，大桥的设计要充分考虑行人过桥和观景需求。

对于通行和观景的协调统一，根据双层桥的设计理念，下层桥作为行人和非机动车快速过江通道，上层桥则考虑为观景通道。遵循“上、下结合，快慢结合，动静结合”的交通疏解理念，在下层桥主塔处将行人和非机动车分开，下层和上层人行道分别供通行和观光使用，行人可在主塔平台处驻足观光，亦可以通行，上、下层桥面处梯道出口平面交通组织示意见图7。

图7 下、上层桥面处梯道出口平面交通组织示意图(单位：cm)

通过对杨泗港大桥主塔上、下桥通道的创新设计，在并未对桥梁结构进行太大的调整的基础上，使结构受力安全可靠。最重要的是，通过此设计，方便了行人安全、快速、便捷、愉悦地过江和欣赏江城美景。最终，此设计理念和设计方案得到交通管理部门的高度认可，并获得了政府及市民的一致肯定。

5 新型人行观光道踏板应用

5.1 人行观光道设计方案

人行观光道设计方案示意见图8。

图8 人行观光道设计方案示意图(单位：m)

如图8所示，杨泗港大桥上、下层桥面均设置了人行道，其中上层为观光道，由于上层桥面为城市快速路，设计速度80 km/h，两侧设置的人行道需要与车行道保持一定的安全距离，结合国内外快速路人行道的设置和通行情况，设计中采用了2种措施：①人行道与车行道完全独立，采用双侧栏杆布置形式；②人行道抬高，该方案一方面确保行人安全感，同时也尽量避免了汽车尾气的污染，另外对桥梁横向风也起到导流作用，提高桥梁抗风性能。

5.2 新型踏板材料的选择和应用

杨泗港长江大桥为特大型双层城市悬索桥，是继武汉长江大桥建成后首次设置专用人行观光道的特大跨江桥梁。因此，人行道踏板材料的选择尤其重要。

考虑到大桥的重要性和标志性，在大桥初步设计阶段，针对上层人行观光道材料开展了专题研究，最终确定采用工程木踏板方案为设计推荐采用方案，也是初步设计批复方案。随着项目的建设和认识的深入，部分参建单位担心木踏板方案不能满足桥上环境的长效耐久性需要，并对踏板材料和合理方案进行了广泛调研，最后以会议形式确定了人行道踏板采用新型复合材料，其材料特性与原方案综合对比结果见表1，现场施工及成桥后实拍效果见图9。