【行业知识】日晖港人行桥–结构方案优化历程

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先来一睹该桥的风采

“造舟为梁，不显其光”，在诗经里这个最早关于桥的描述中，“梁”这个字的内涵被跨越行为与结构形象共同诗意地定义，这便是后来的“桥”。虽然“造舟”拼合的浮桥未必如后来真实的桥能够容纳跨度，但这一抽象的跨越反而使隐匿的结构意义在通行和连接的行为和场景中得以显现，不失为一种巧妙的隐喻。桥即是这样一种将行为、场景与结构编织在一起的构筑，在具体与抽象，显现与隐含间呈现一种微妙的平衡。

该项目位于上海市日晖港与黄浦江交汇口，为一座景观人行桥，连接北岸黄浦区与南岸徐汇区，跨越距离约70m。

方案 1.0

建筑师希望呈现一座结构即为人行流线的桥，与人行流线相统一的结构布局即为Y型分叉的平面构型，而且具有较明显的主跨和侧边支撑梯道。结合这一概念如直接采用Y型分叉简支钢梁是可以实现的，但是梁高相对较高，无法实现轻巧的效果。

平面流线图

简支梁作为基本方案可实现跨越，但若追求较小的梁高并非最佳，如对支座条件进行适当调整，利用类拱作用可以实现这一需求。

梁式方案与类拱方案的比较

但这种做法的弊端在于当桥体偏于扁平时将产生很大的支座水平推力，在上海的软土地基中对这一推力进行直接抵抗并非优选方案。

【行业知识】日晖港人行桥--结构方案优化历程

矢高减小后推力增加

针对这一问题考虑在主跨支座间设置拉索，平衡基础推力，将主跨作为张弦结构进行设计，而侧向支撑跨的推力较小可利用基础进行抵抗。最终结构梁高可控制在1.2m（跨度70m）。

拉结后平衡主跨的支座推力

拉索力及截面的概念简算

日晖港步行桥的结构讨论（张准和大野博史）

在主跨造型的结构设计方面，经过结构和建筑设计师之间一年多的反复推敲，考虑过四种相对合理轻便的方案。首先单索单撑在结构的视觉表达上呈现效果较好，相对干净利落且有韵律感，但对施工水平和节点设计要求较高。同时因为撑杆与箱梁是面内刚性连接面外铰接，节点实施具有一定难度。而单索V撑方案的撑杆节点更容易处理。在进一步削减箱梁高度的讨论中，我们提出了桁架式的斜撑方式。然而力学上相对合理的桁架结构，存在下弦拉索张拉施工难度较大和缺乏美学价值的问题。其后大野博史方面提出了三叉索的方案，该方案虽然节点实现较困难且可能影响水上净空，但有助于后续方案的演化。

初始单索方案

桥段模型示意

结构力流分析图

遗憾的是在项目审批过程中结合各方意见，需要对桥的接地落位进行修改调整，因此这一结构方案受到了相应影响。

方案 2.0

虽然落位进行了调整，但继续采用Y型结构的概念仍为设计重点。结合修改后的落位，桥的平面布置不再呈现主跨+侧边支撑的形态，北侧两落点在平面上趋于受力一致，原有的结构体系不再适用。

修改后平面流线

如仍考虑采用拉索平衡基础推力，则需要将三个支座全部拉结。由于之前方案中三叉索为三点全部拉结的方式，故考虑将其作为后续发展的基础。

初始三叉索方案

针对三叉索节点难以实现，在其基础衍生过分离式拉索方案以及其他变体做法。

分离式A型撑杆方案

经多种尝试均对设计效果不甚满意，最终回归到基本力学概念进行推演。如需要同时平衡基础推力，最简单的方式即为直接拉结。

整体拉结示意

但这一设计使桥下通航高度无法保证，需要对拉索标高进行上抬。相应的弊端在于上抬后拉索的受力效率下降，且钢梁在拉索连接位置将承受较大的集中力与集中弯矩对于控制截面高度相对不利。为了减小拉索承担的推力以便控制截面尺寸，考虑将部分推力传递至基础，设计为拉索+基础混合抗推模式。

拉索抬高示意

拉索上抬后，在部分地段仍存在索下行人通过高度不足的问题。对于这一问题通过将拉索中部轻微上提，利用侧向拉杆与中央三角平台相连得以解决。

侧向拉杆上提示意

虽然拉索的上抬与上提在结构受力上略有不利，但因此桥下获得了更高的通行空间与轻盈的形态。同时这一调整也便于拉索在箱梁高度最大的跨中位置进行锚固张拉，而跨中梁高的加大本是源于与弯矩相统一的考虑。（设计过程中曾考虑主跨在三角平台区进行铰接构造处理，以便实现最轻薄的平台效果，但受多种因素影响未能实现，非常遗憾。）