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橋梁桿式剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)
橋梁的設(shè)計(jì)目的、技術(shù)是手段,經(jīng)濟(jì)是限制,美學(xué)是我們必須追求的領(lǐng)域。隨著公路橋梁建設(shè)事業(yè)步伐的加快,對(duì)橋梁美學(xué)方面的要求是越來越高。欄桿是構(gòu)成橋梁完整功能的一個(gè)組成部份,它與橋梁結(jié)構(gòu)的安全性,耐久性并無多大直接聯(lián)系,但其外觀設(shè)計(jì)的合理與美學(xué)上考慮的完善卻直接影響著橋梁的外觀,它是人們對(duì)橋梁美學(xué)評(píng)價(jià)的主要對(duì)象,是一座現(xiàn)代橋梁美學(xué)及實(shí)用功能上必不可少的補(bǔ)充和完善。一個(gè)優(yōu)秀的,在美學(xué)上成功的欄桿設(shè)計(jì),不僅應(yīng)考慮橋梁所在地區(qū)的人文自然環(huán)境、傳統(tǒng)習(xí)俗,文化背景等因素,還應(yīng)考慮人們的美學(xué)意識(shí)與審美標(biāo)準(zhǔn)。在不過多增加施工難度和工程造價(jià)的基礎(chǔ)上,做出形式既能給人以安全實(shí)用,又能給人以美的享受的欄桿是現(xiàn)代化橋梁功能的必要完善。1桿板柱的高度與斷面尺寸橋梁一般都具有較高的建筑高度,而且目前修建的大多數(shù)橋梁仍為行人和車輛共用,因此欄桿系的各部尺寸擬定首先應(yīng)考慮人體工程學(xué)方面的需求。一般認(rèn)為,欄桿扶手和柱頭的高度,分別不應(yīng)高于人體心臟線和視線高度。當(dāng)此二值達(dá)到或接近這一高度時(shí),便使人產(chǎn)生一種壓抑或“面壁”之感,行人在心理上不愿接近,欄桿就不再成為行人極目遠(yuǎn)眺的駐足之處。反之,欄桿扶手的高度過低,也會(huì)使人產(chǎn)生一種不安全感,行人在橋上行走或是駐足總有臨深淵之危感。因此欄桿的建筑高度就人安全心理上的要求,最好在人的上胯骨與肋骨劍突之間。然而我國地域廣闊,人口眾多,各地區(qū)的人群平均身高都有差別。但一般說來北方較南方,靠近城市較偏遠(yuǎn)地區(qū)的人群身高普遍較為高大,圖3欄桿的高度很難給定一定量的規(guī)定。建議根據(jù)橋梁所在不同地區(qū)和橋梁的建筑高度的不同,欄桿高度取值范圍在1.05~1.15米之間,不宜低于是1.0米。欄桿板的長度(即欄桿的節(jié)間)劃分,除應(yīng)于橋梁上部結(jié)構(gòu)相匹配外,以黃金分割法對(duì)其進(jìn)行分割是一種簡便易行且行之有效的方式。建議在橋梁上部結(jié)構(gòu)的單元之間(如二段信相鄰的簡支梁間)首先確定欄桿的高度,繼而以黃金分割法確定基本結(jié)構(gòu)單元的節(jié)間數(shù)。將最后留下的尾數(shù)部分一并放在另一單元銜接處處理,這樣既不會(huì)對(duì)欄桿的外形有牽強(qiáng)附會(huì)之慮,也不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)單元的伸縮功能帶來不利影響。欄桿柱的斷面尺寸如過于粗壯除為安裝上帶來不便外,也使人在視覺上有笨拙感,建議對(duì)于是混凝土欄桿斷面宜在10~20厘米內(nèi)取值,柱體表面可根據(jù)設(shè)計(jì)人員對(duì)欄桿造型的考慮布置一些易于成型、簡單的淺浮雕或圖案。扶手的斷面尺寸也應(yīng)考慮人體工程學(xué)的要求,寬度在16~18厘米范圍內(nèi)取值為宜,且其上平面與側(cè)面的過渡最好以圓角形式或斜倒角相過渡,避免生硬的直角。柱頭與欄桿板間的銜接除個(gè)別的情況外,均宜以筍接為主,這樣可增加各構(gòu)件的可連接性,也可滿足結(jié)構(gòu)主體對(duì)撓曲,伸縮功能的要求。2支撐鋼件豎條式桿板欄桿扶手,柱(或柱頭)及欄桿板的造型構(gòu)成了一個(gè)完整的欄桿本體,從其基本造型上大致可分為如下幾種:橫條式欄桿,即僅有上下扶手和柱構(gòu)成。這種欄桿造型極為簡單,一般多用于汽車專用線或公路上小跨度的橋梁和涵洞構(gòu)造物上,且目前常為鋼護(hù)欄和混凝土護(hù)輪帶所取代。這種形式的造型簡單,建筑裝配價(jià)格低廉。但這種過于簡單的欄桿在實(shí)際使用過程中表明很容易損壞,起不到多大作用,也談不上有何美學(xué)價(jià)值。豎條式欄桿,即在上下扶手中間以混凝土或鋼件豎條,不加或間以少量橫聯(lián)構(gòu)成欄桿板的形式。這種形式較前一種在構(gòu)造形式上稍有復(fù)雜,但由于多為預(yù)制與現(xiàn)場裝配構(gòu)件,因此在施工問題上也不會(huì)有多大難度,建筑造價(jià)也相對(duì)較為便宜。豎條式混凝土欄桿,做得較多的有如圖1的形式。這種形式造形均稱協(xié)調(diào),適應(yīng)面較廣泛。但一些欄桿由于施工質(zhì)量原因,欄桿柵過早破壞,欄桿扶手的洗米大量剝落,使欄桿過早老化,給橋梁的美觀造成影響。對(duì)于同樣形式的欄桿,如果稍微考慮欄桿的裝飾和顏色,建成的欄桿將會(huì)收到意想不到的效果。例如國道324線的某座大橋,其扶手設(shè)計(jì)成淺紅色的洗石米,再每隔三個(gè)欄桿板裝上一個(gè)具有本地寓意的鑄鐵圖案。雖然造型沒有多大變化,卻能與周圍環(huán)境相得益彰,協(xié)調(diào)一致,其有意學(xué)上的意義。鋼件豎條式欄桿,由于其簡潔輕巧,圖形和色彩處理的方便,逐漸被大量應(yīng)用于靠近城鎮(zhèn)的地方。它具有不容易損壞和維修養(yǎng)護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。鋼件豎條式欄桿一般都做成混凝土扶手和鋼件豎條欄桿柵。如果鋼件豎條做得過長,便存在著纖細(xì)的鋼件豎條和粗大的混凝土扶手比例不協(xié)調(diào)的問題,給人一種不穩(wěn)定的感覺,所以在美學(xué)處理上宜盡可能縮短鋼豎條長度,或者在鋼條上進(jìn)行一些藝術(shù)加工(見圖2)才能給人一種持重成熟之感。作為另一種格柵圖形變化,可將兩個(gè)相鄰的豎條間入一定幾何形狀的橫連。這種橫連對(duì)于結(jié)構(gòu)和工程的意義在于增加剛度和減少裝配時(shí)的構(gòu)件數(shù)量,同時(shí)保存了將整個(gè)欄桿板基本豎條作為母體來重復(fù)的造型,(見圖3)。如果欲使這種被重復(fù)的母體在空間上有較大的跨度,可將節(jié)間內(nèi)的欄桿柵以一種非對(duì)稱性圖案相串聯(lián)即以2~3個(gè)欄桿節(jié)間做為母體來重復(fù)。另外,把混凝土扶手改成鋼管扶手,也是一種可行的辦法。它消除了纖細(xì)鋼條和粗大的扶手不協(xié)調(diào)的問題,同時(shí)在色彩處理上能統(tǒng)一。近幾年防撞欄做得比較多,其實(shí)用性和安全性是明顯的。但是這種防撞欄對(duì)行人并沒有什么安全感,因此防撞欄適應(yīng)于高架橋等汽車專用公路或人煙稀少的地方。以整片石料和金屬鑄件做成的整片欄桿節(jié)間板,通常都是有較復(fù)雜且有一定寓意的花紋板,以手工雕刻或翻砂成型,多用于城市園林景點(diǎn)或有特殊要求的場合,這種結(jié)構(gòu)造價(jià)昂貴,一般不為公路部門所采用。對(duì)于跨越主干道的人行天橋,欄桿宜做成實(shí)板體,以利安全。但對(duì)于不是很寬闊的人行天橋?qū)嵃弩w欄桿也將使行人有一種被困于溝內(nèi)的壓抑感。圖4某座跨越國道206的人行天橋的欄桿,為消除上述之慮,將實(shí)板體欄桿分出缺口再配上鋼管扶手,使行人的視野更為開闊。同時(shí)考慮城市的美化,設(shè)計(jì)出凸出的半圓形花盆,讓其栽種的花木與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào),具有美學(xué)上的意義??傊?具體在一座橋上應(yīng)配置何種形式的欄桿,考慮的因素應(yīng)首先針對(duì)橋梁的功能,(即是汽車專用橋還是人車其用),橋梁的跨度與建筑高度,以及橋梁所在公路等級(jí),行車速度和過往人群多少等綜合分析比較,做到既要突出個(gè)性,又要強(qiáng)調(diào)與周圍環(huán)境與橋梁本身結(jié)構(gòu)形式的協(xié)調(diào)。突出個(gè)性,就應(yīng)考慮本橋上述各方面的綜合因素,不照搬照抄,不簡單雷同。整個(gè)欄桿及橋面系從外形尺寸到細(xì)部處理要能反映設(shè)計(jì)人員對(duì)橋梁建筑美學(xué)的認(rèn)識(shí)和表達(dá)。強(qiáng)調(diào)協(xié)調(diào),就應(yīng)考慮橋梁所在地區(qū)的周圍環(huán)境以及更深一層含義的所在地區(qū)的歷史淵
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