【分享】详细解读南京青奥标志“南京眼”夹江步行桥设计

随着我国交通建设的发展，人们不再从纯粹的工程学角度来研究步行桥，而是结合时代的背景特点，生态环境和可持续发展的观点，运用现代城市设计的理念，来研究新城市化进程中的步行桥的设计。



南京新地标“南京眼”——青奥公园夹江步行桥


继北京奥运会之后,神圣的奥林匹克圣火将于2014年再次在中华大地点燃，所不同的是，主角变成了有着近2500年历史的六朝古都南京。青奥前南京高标准规划、高速度推进青奥板块建设，打造南京滨江风貌新地标。



青奥步行桥上的五环雕塑


青奥板块位于江山大街两侧，夹江东侧，江东路至江边的区域。青奥轴线是集交通功能、景观功能及城市活动功能为一体的城市轴线，以油坊桥为起点，沿江山大街至江边，宽170m，全长2400m。步行桥位于青奥轴线中轴跨越南京夹江，起点位于河西青年文化体育公园内，终点在江心洲青年森林公园内，作为两岸旅游观光的纽带，以旅游电瓶车和行人为主，不考虑机动车的通行要求。它将青奥会期间河西青奥村及江心洲青年森林公园的世界青年文化交流活动联系在一起，也为赛后文化活动的开展创造了有利条件，同时满足岛上居民的出行需要。



“南京眼”点亮青奥村


步行桥在满足两岸观光人员通行需求的同时也是青奥轴线的标志性建筑，具有如下特点：


① 以人为本，安全要求高。青奥会期间桥上将会组办大型活动，在设计中应充分考虑人群荷载的大小、同时避免人致振动，确保结构安全。


② 新兴地标，景观要求高。桥塔作为青奥轴线的标志物，高度及尺寸非常重要，设计中尽量使结构轻盈美观，并与青奥会议中心建筑风格统一。


③ 服务青奥，工期要求高。步行桥为青奥会的配套项目，必须在2014年8月前投入运营。应考虑合适可行的施工方案，确保工期。


总体造型设计——“圆满”刚劲


步行桥主桥采用跨径270m双塔双索面钢箱梁斜拉桥，其中索塔采用向岸侧倾斜35°的椭圆形塔，倾斜的椭圆形钢塔是古韵与现代的完美结合，椭圆形桥塔暗含圆满之意，钢铁之骨则显示它的现代感。钢箱梁采用变宽构造，不仅能满足通行的需求，还为观光留影、重大节日活动预留了空间。



青奥步行桥总体造型


从远处看，步行桥像一条白玉腰带系在夹江之上，连接河西新城和江心洲，拉大城市框架；从近处看，斜拉桥的刚度与拱塔的飘逸有机结合，羽翼般斜拉的钢索振翅向上像竖琴的琴弦，行人穿行其间犹如琴弦上跳跃的音符。两塔相对，犹如两位好友互相举起鼓励的大拇指，一个称耀新城建设生机勃勃，一个夸许青少年的活力和朝气。


步行桥横跨夹江，气势恢宏。建成后，漫步在桥上是一种美的享受，上下桥时会穿越成片绿地。登桥远眺，奥体中心、河西CBD建筑群、青奥村、江心洲科技岛尽收眼底。低头凝望，桥下则是奔腾的长江。



承台埋置于最低水位以下


该项目定位为青奥轴线的标志性建筑，桥梁设计轻盈美观，不仅桥梁总体造型至关重要，还需充分考虑各种视点、各个水位的桥梁景观。由于长江洪水位和枯水位水位差达10m左右，索塔采用了完整的椭圆形造型，同时将承台埋置于最低水位以下，以确保各个水位下大桥总体造型的美观。


景观照明——动静一线牵


景观照明是一门艺术，它不仅使桥梁更显眼，也在夜晚赋予了桥梁生命。城市景观桥的灯光设计应配合城市夜景的主旋律，与周边的建筑取得协调一致。对于桥梁夜景照明，如果光照均匀配置、将桥梁结构全部照亮，反而会造成平淡的光环境，所以必须根据桥型的形态特征，选择出主要表现的对象，即照明要素。本桥选择索塔、钢箱梁及桥面栏杆作为照明要素。在桥面设置泛光灯照亮索塔，实现钢塔通体透亮的效果，同时通过洗墙灯照亮钢箱梁风嘴，勾勒主梁线形，将两个通体透亮的索塔连接起来。通过在栏杆钢扶手内嵌入LED灯带，代替灯杆照明，在满足桥面功能性照明需求的同时又兼顾了景观效果。


除静态泛光照明外，本桥还增加了动态激光灯实现翻花绳的创意。翻花绳是青少年的传统游戏，只需灵巧的手指和普通的绳子就可翻转出许多美丽、精巧的图案，是一种极赋创造力的文化体育活动。


利用翻花绳这个大众有共鸣的物件，焕发起民众对青春的记忆，同时也寓意青奥创新、协作、竞争、关爱的精神。一根一维的单线绳，在创新的推动下形成三维的美丽图案，也象征南京在创新协作的精神下焕发青春和活力，与青奥会的主题完美贴合。



动态激光灯实现翻花绳创意


在景观照明设计时考虑了三种模式，即平日模式、节假日模式和特殊庆典模式。平日模式打开索塔泛光灯（白色）、钢箱梁风嘴洗墙灯和桥面栏杆灯。节假日模式在平日模式的基础上，将索塔泛光灯变为彩色，营造钢塔流光溢彩的效果。而特殊庆典模式则在节假日模式基础上，打开激光灯，营造翻花绳的动态效果。


细节设计——弃匝道，而携观景台


城市景观桥梁除了主体设计以外，还必须考虑桥头景观、桥面型式等细节设计以与主体结构相匹配，更好的实现景观效果。


桥头景观设计应结合桥位，同时把自然景观和周围建筑物联系起来形成新的景观，充分展示最佳的设计效果。本桥连接两岸的公园，桥梁需要满足通航净高以及大堤通行净高的要求，桥面距离青年文化公园的地面高差约9m左右，如何确定合适的桥梁落地方案是本项目的重点也是难点。设计摒弃了市政桥梁匝道落地的一贯做法，而是将桥梁设计与河西公园的景观平台结合起来，使得景观桥和公园浑然一起，大大提升了景观效果，同时景观平台也提供了旅游服务的建筑空间。



桥头景观


而在桥面铺装设计时考虑在桥面布置南京青奥会体育运动图标以及在桥跨中间设置五环标志，以突出体现奥运元素。


关键技术——钢混结合段和人致振动处理


桥梁的安全性与舒适性永远是第一位的。一座成功的桥梁，结构安全不能有丝毫问题。针对本桥跨径大、结构复杂、景观要求高的特点，主要需要解决索塔钢混结合段设计以及人致振动的问题。


索塔钢混结合段设计：


主塔为倾斜椭圆形塔，且下横梁以上部分为钢塔，以下部分为混凝土塔，钢混结合部为混合塔关键受力部位，必须确保结合部钢结构、连接件及混凝土结构的安全性与耐久性。本桥钢混结合部设计具有以下特点：


首先，钢混结合段受力相当复杂。在结合段位置选取时，如果将结合段设置在下横梁以上，由于索塔向岸侧倾斜35°，则混凝土下横梁约10000kN的自重将在塔根产生150000kN·m的顺桥向弯矩，对结构受力极为不利，因此钢混结合段位置只能考虑设置在下横梁以下；另外考虑到钢结构耐久性，钢混结合段必须在洪水位以上。因此结合段只能布设在吴淞高程11~19m范围内，与常规混合结构将结合段选取在内力较小处不同，本桥钢混结合处内力较大，需要采取合理的构造确保结构安全。


其次，本桥作为景观人行桥，钢混结构段设计应有别于现有混合塔结合段错台设计构造，采用钢与混凝土塔柱断面平齐的构造，可大大提升了景观效果，但同时也增加了设计难度。



塔柱钢混结合段


基于上述特点，钢混结合段采用有格室后承压板构造，钢塔柱与混凝土塔柱之间通过焊钉、开孔板、承压板及预应力筋连接。同时为保证结合段格室间混凝土的浇筑质量、同时减小收缩作用对连接件的不利影响，钢混结合段混凝土采用自密实补偿收缩混凝土。


人致振动分析：


在人群等振动荷载作用下，人行桥有可能出现大幅振动，从而给行人带来不适的心理反应，伦敦千禧桥开放之初的人桥共振问题，也是每个大跨度人行桥设计必须重点考虑的问题。现行的各国规范在设计人行桥时主要通过2种方法进行控制：避开敏感频率法和限制动力响应值法。我国现行《城市人行天桥与人行地道技术规范》（CJJ 69—95）即采用避开敏感频率法，规定1阶竖向频率必须大于3Hz这一条件来避免人行桥共振问题。该方法简单实用，但缺点是对于大跨径桥梁而言竖弯频率控制在3Hz以内是非常困难的。大量的试验研究表明，一些人行桥的固有频率即使落入规范建议的不允许频率范围内，其振动幅值仍可能是可接受的。可见避开敏感频段法在大跨径桥梁尤其缆索承重桥梁的设计中难以实现，也可能偏于保守。



建设中的“南京眼”让你看清其内在


在步行桥总体结构形式已经确定的前提下，无法避开敏感频率范围的时候，需要再进一步采用动力响应法进行分析，获得桥梁在行人作用下是否满足认可的舒适度标准。如果满足则不必采取措施，如不满足，尚需采取一定的处理措施，如加设调谐质量阻尼器的办法，避免人桥共振的发生。


本桥的人致振动设计参照了德国人行桥设计指南EN03（2007）所提供的舒适度等级进行评价。该指南吸收了2000年以来新的研究成果，采取行人承受的峰值加速度限值的方法规定舒适度等级。根据研究结果，在竖向步行荷载和侧向步行荷载作用下，本桥舒适性等级为“中等”。鉴于青奥步行桥的重要性，为进一步提高行人的舒适性，主桥设置了阻尼器对竖向振动进行了控制，设置阻尼器后舒适性等级可提高到“最好”等级。