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长安街西延标志性建筑——新首钢大桥“和力之门”将于下周正式通车
长安街西延标志性建筑——新首钢大桥“和力之门”将于下周正式通车 ??????????★★★
来源:北京青年报???更新时间:2019/9/20 ???点击数:

如果说长安街西延让“神州第一街”变为当之无愧的“百里长街”,那么新首钢大桥则是实现规划蓝图的关键。

从2016年主桥打下第一棵桩基础开始,到今年8月1日大桥主体结构贯通,再到最近的桥面铺装、附属结构、交通安全设施施工完成,新首钢大桥这座“和力之门”每天都在发生着变化。

在这座长安街西延标志性建筑大桥即将通车之际,记者专访了来自北京市市政工程设计研究总院有限公司(简称北京市政总院)的新首钢大桥设计团队。

当百里长安街遇到千里永定河,特殊的山、水、城环境关系、继往开来的时代背景,使这座全新大桥从诞生这一刻起就展现出创新的智慧之光,为北京璀璨的造桥历史再续辉煌。

天高气爽金秋景,京城盛事喜事多。北京青年报记者近日获悉,作为长安街西延的标志性景观,新首钢大桥将在下周正式通车,从此一桥飞跨永定河,石景山和门头沟两区空间连通更加顺畅。

新首钢大桥体现诸多亮点

作为贯穿京城东西的轴线,长安街几十年来不断延伸。最早从东单到西单,只有3.8公里;后来从建国门到复兴门,长6.7公里;到了1999年,长安街向东延长至通州,向西到首钢,全长约46公里。而此次西延6.5公里之后,长安街将实现规划长度达到51.5公里,成为名副其实的“百里长街”。

规划显示,长安街西延贯穿石景山和门头沟两区,东起古城大街,穿过原首钢厂区,先后上跨丰沙铁路、永定河和西六环,终点至三石路。其中,从东向西斜跨永定河的新首钢大桥颇具亮点。

新首钢大桥项目负责人、北京市政总院第一设计所副总工程师杨冰介绍,新首钢大桥的主桥长639米,最宽处达54.9米,是目前我国桥梁中最宽的一座钢桥梁;它也是北京地区最大跨径桥梁,主跨跨径达到了280米。

除了直观的数字,新首钢大桥在设计建造技术方面也达到了国际领先水平。大桥外观造型优美,设计师们创新地使用了斜拉钢构组合结构体系作为大桥的受力体系;同时,还首次引入BIM正向设计技术解决大型复杂桥梁的设计难题,建立了大规模、超精细BIM设计模型,实现了大桥多专业、全寿命周期的设计。据了解,长安街西延工程通车后,将加强北京中心城区与京西地区之间的联系,带动门头沟、石景山和新首钢园区的建设和发展,为西部地区更好地承接中心城疏解功能奠定交通基础。

“和力之门”造型兼具力与美

8月1日,新首钢大桥实现关键性的主体结构完工。如今远眺这座已经完美亮相、通体为白色的大桥,可以看到东西引桥从首钢园区和六环路开始逐渐升高,跨永定河的主桥被一高一矮两座微微向外倾斜的钢塔牢牢“抓住”,而两座钢塔巨大的受力则是通过112根呈竖琴状布局的斜拉索分散传递。

“新首钢大桥的造型方案被称为‘和力之门’,堪称兼具力与美的钢结构艺术品。”大桥项目审核人、北京市政总院第一设计所副总工程师惠斌介绍说,大桥为五跨双塔双索面斜拉钢构组合桥,桥的东西两侧各设计了一座钢塔,高度分别是124.5米和77米,像是两个面对面坐在地上的人,身体呈后倾姿势,脚抵着脚,手拉着手用力拉伸。他介绍,两座钢塔的塔根部都是顺水流方向设置,巧妙地解决了大桥与永定河斜交带来的阻力问题。北青报记者在现场看到,为了最大限度减少水流阻力,桥墩并不是常见的圆柱形,而是梭形结构。

根据计划,新首钢大桥已进入通车前的倒计时。大桥实现合龙后,桥面铺油工作已经完成,施工人员正在进行护栏、路灯的安装,以及道路画线等收尾施工。

大桥同时具备交通和观景功能

作为交通设施,新首钢大桥的机动车道设计为四上四下共八车道,机动车道两侧分别为3.5米宽的非机动车道和3米宽的人行步道。主桥增加了人行楼梯,方便市民从大桥下到永定河岸边。

站在新首钢大桥上,四周视野开阔,向西可仰望远山上的定都阁,向东笔直开阔的长安街一眼望不到尽头,北侧是石景山古建筑群和首钢滑雪大跳台,南边园博园的永定塔清晰可见。“新首钢大桥不仅具备交通功能,还兼具观景的功能。”杨冰表示,未来市民可在桥上欣赏永定河周边的美景,桥下开阔的空间也将向市民开放,发挥休闲娱乐功能。

记者发现,虽然尚未全部竣工,但新首钢大桥早已成为周边居民的“打卡地”,人们最喜欢以一高一矮两座钢塔为背景拍照留念。住在门头沟的陈德学几乎每天都要来桥上转转。他说,家门口的变化越来越大,不仅干涸的永定河有了水,建成了湿地公园,长安街也向西延伸到门头沟,最大的受益者一定是老百姓。

“以前进城都是走阜石路或者莲石路,因为要绕道,路上会耽搁不少时间。现在新首钢大桥建好了,开车十几分钟就能到石景山。”多位门头沟的居民也表达了期盼大桥早日通车的心声。

揭秘

跨永定河大桥承载历史和时代使命

永定河是北京的母亲河,史学界一直有“先有永定河后有北京城”的说法。它曾经叫无定河,咆哮的河水带来了泥沙和水患,也带来了平原的生长和水源,带来了文明的一次次演进。北京3000年的建城史和800余年的建都史都离不开永定河的养育。

长安街有600年的建成史,按照《北京市城市总体规划(2016年-2035年)》,东西方向的长安街及其延长线是北京的两轴之一,以天安门广场为中心东西向延伸,向西延伸至首钢地区、永定河水系、西山山脉,向东延伸至北京城市副中心和北运河、潮白河水系。长安街及其延长线以国家行政、军事管理、文化、国际交往功能为主,体现庄严、沉稳、厚重、大气的形象气质,是体现大国首都政治自信和文化自信的代表地区。

北京一直有着精彩灿烂的桥梁技术和文化,卢沟桥是北京现存最早的石拱桥,京门铁路桥是中国人修建的最早的铁路桥之一,十七孔桥、玉带桥、多姿多彩的立交桥等,这些北京桥梁在国内甚至在世界范围被津津乐道。

杨冰表示,结合《永定河绿色生态发展带综合规划》、新首钢高端产业综合服务区建设规划、2022年冬奥会等功能需求,大桥实现城市交通、绿化、照明、环境整治提升和首钢厂区、冬奥会大跳台、永定河河道内景观体系,形成了完整、连续、多元的活动空间。

贯彻新发展理念,承载人民对未来生活的渴望,成为彰显国际一流、和谐宜居之都的精品特色工程,这些要求都呼唤一座全新大桥的诞生。

“和力之门”将自然景色收于画中

让桥梁结构融入自然,体现人与自然和谐共生,这是新首钢大桥的设计愿景。“大桥拒绝平庸,必须具有标志性,并且独具特色不能雷同。”北京市政总院桥梁专业总工程师秦大航表示,特殊的山、水、城环境关系,特别是长安街特殊的历史、政治背景,使大家对大桥充满期待。

在此背景下,北京市在交通基础设施领域第一次采用了国际方案征集方式。作为方案征集的主办方,北京市公联公路联络线有限责任公司邀请中国、英国、美国、日本等国家地区的11家业内知名桥梁设计公司参与。最终在专家认可度最高的6个桥型方案中,“和力之门”胜出。当时,专家对“和力之门”方案是这样评价的:“和力之门”设计理念符合区位特征;造型通过桥塔平面、立面的不对称处理具有灵动之美;简洁优雅,细节处理大气。

为什么被称为“和力之门”,这个概念如何理解?杨冰解释说,永定河是城市和自然的分界线,为此跨河大桥设计了一高一矮两座钢塔,象征着两座“门”,分别代表山和城。同时,这个“门”还有一个作用,它相当于一个画框,利用中国古典园林的借景手法,将山水等自然景色收于画中。此外,高塔被“有意”设计为向外倾斜的样子,看起来更有动感和张力,体现出城市的活力。

杨冰表示,大桥建设贯彻“体现城市精神、展现城市特色、提升城市魅力,体现尊重自然、顺应自然、天人合一的理念,通过古老与现代、自然与人文、工业与艺术的融合造就了这一北京新地标”。

数字技术首次用于桥梁全过程设计

新首钢大桥具有规模大、结构新颖、构造复杂的特点。杨冰介绍,这座大桥在设计和施工中,首次使用到了当下建筑行业最前沿的数字设计与建造手段BIM技术。

“大桥在2010年设计之初并没有用到这个新技术,2013年在对大桥设计进行深化的时候,我们召开专家顾问组会议,很多专家从不同的方面提出质疑。”杨冰回忆说,专家对大桥简洁的外观设计很认可,但最大的疑问是,大量的曲面钢板以前在桥梁结构中很少使用,而且曲面板的加工难度极大。如果问题无法解决,意味着新首钢大桥将无法建造出来。在多次尝试后,杨冰团队大胆借用飞机外形设计工具和设计理念,创新引入BIM技术进行深入设计,对每一个细节进行三维立体设计、计算和优化。

“除了解决曲面钢板的问题,BIM技术还解决了钢塔和主梁的加工制作、钢塔运输、吊装就位、精确测控等难题。”杨冰举例说,像用钢量巨大的钢塔,使用BIM技术确保了结构安全和用料最省,优化材料后高塔可以省下几千吨的钢材。

新首钢大桥是一座“斜桥”,也就是说桥梁中线与河道中线呈57度的交角。为了顺应永定河的河道走向,尽量减少阻水率,新首钢大桥南北桥墩的排布是“错位”的,前后错出了25米,这也造成每座钢塔南北两侧的塔支也是“扭转”的,但还要在塔顶部实现会合。杨冰表示,依靠BIM技术实现了这个难题,不但防止了塔支的变形,更重要的是实现了钢塔顶部的高精度合龙,在同类施工中位于国际领先水平。

大桥设计细节处处体现人性化

行走在新首钢大桥上,“人性化”的设计元素随处可见。例如,大桥最外侧的栏杆可以让游客舒服地趴在扶手上“凭栏观景”;人行步道不仅设计了无障碍设施,还涂有防滑材料;中央隔离带的栏杆不仅具备防撞功能,夜间还起到抵挡对面车辆灯光照射的作用。再如,因大桥的两座钢塔向外倾斜,考虑到未来大桥的养护和检修,设计人员以过山车为灵感,设计出了塔内检修电梯,方便检修人员顺利进入40层楼高的高塔内部。“满足大桥交通功能的同时,我们在设计时还力求突出桥下空间的使用功能。”据杨冰介绍,桥下就像一座宏伟壮观的礼堂,通过桥墩柱错落布置,形成很多围合空间,人们在这些空间里可以感受到安全感和通透感,可利用开阔空间举办各类活动。

此外,像护栏这些附属设施,细节之处也是反复细致打磨。以中央隔离带的护栏为例,中间的立柱与整个塔的造型相互呼应,钢片栏板的夹角设计可以起到遮挡光线的作用,夜间司机可以不受对面车辆的灯光影响。大桥最外侧的护栏也暗藏“玄机”,“我们在护栏的中间部位设计了一条灯光带,电线埋设在护栏里面,桥上是看不到一条电线的。”


对话

大桥设计与科研

同步进行

对话人:新首钢大桥项目负责人杨冰


北青报:当初接到设计大桥的任务时,你们是一种什么样的心情?

杨冰:从上世纪90年代自己参加工作开始,老一代的工程师就教导我们,作为一名合格的桥梁设计工程师,是不允许说“不能”的,再复杂、再困难,也要想方设法去克服和解决。

2010年接到设计长安街西延跨永定河大桥的设计任务时,可以说大家的心气都很高,也愿意接受挑战。大家都清楚大桥项目寄托了政府和市民的殷切期望,也承载了桥梁设计师的责任,我们是带着忐忑和憧憬参与到大桥设计工作的,我们的初衷就是尽自己最大的努力实现一个桥梁设计师的梦想。

北青报:新首钢大桥的设计过程中如何实现技术创新?

杨冰:因为长安街西延特殊的道路横断面宽度要求,以及长安街与永定河天然的斜交关系,我们不能像大多数桥梁工程项目那样先选好合理的桥位,再根据桥位调整道路走向,从而设计一座经典的桥梁。我们所能做的只有迎难而上,一点点解开难题,完成这座能代表现今桥梁设计建造技术水平的大桥。

设计过程中,我们与科研始终是同步的,先后进行了曲板极限承载力、高大腹板稳定、正交异性桥面板、拉索减振、结构体系抗震、桥面铺装等科研工作。比如在没有曲板验收规范的前提下,我们专门进行了极限承载力和稳定性的研究,填补了这个领域的空白。永定河是北京的风口,我们对拉索减振进行研究,确保大桥的结构更安全。最大的难点还是结构抗震,因为新首钢大桥是一座特大跨径桥梁,还是一个新的结构体系,这种结构的抗震设计以前没有规范规定,我们需要通过理论和实验研究解决它的结构抗震问题。此外,我们还运用了BIM技术,实现了参数化骨架模型、正向设计、参数化结构优化、计算分析、二维出图、基于模型的加工架设方法等一系列研究。

北青报:与同类大桥相比,新首钢大桥又有哪些技术上的亮点?

杨冰:项目新的结构体系、复杂曲面钢结构加工、架设,都体现了国际上最高水平的设计、建造技术。参与项目钢结构技术咨询工作的法国专家Bernard?Viry曾竖着大拇指对我们说:“以前的项目都是我带着欧洲先进的技术来中国帮你们做好项目,大桥项目你们实现了超越,跑到了行业的最前面。”同时,大桥的BIM技术也是在桥梁领域首次大规模深入应用,达到了同期国际较高水平。作为全球飞机设计软件达索系统的法国建筑、工程与施工(AEC)行业副总裁Marty??Doscher曾两次到北京市政总院拜访,了解大桥项目进展情况,表示我们在桥梁BIM设计领域走在了世界前列。

北青报:目前大桥即将通车,看到它从图纸变为现实后,你们的感受如何?

杨冰:当新首钢大桥逐步从我们的目标变成现实,看到大家的好评和赞美,我们的内心还是很自豪和骄傲的,感受最深的是我们北京市政总院这个集体,集体和每个人的表现都值得我们自豪。各级领导全程深入项目一线,大力支持项目稳步推进。全院组织行业内享有盛誉的专业总工,对项目技术工作进行指导,抽调技术骨干补充团队技术实力,在科研经费、软硬件方面全力保障项目需求。参加项目工作的所有专业技术人员都是默默耕耘,尽智竭力,无私奉献。项目充分发挥出我们设计院的技术优势和综合优势,可以说新首钢大桥是北京市政总院广大技术管理人员心血智慧的结晶,应该说也代表了我们桥梁设计、建造技术的最高水平,我们期待它的建成,期待它能被大家接受,被大家认可,也期待它能融入北京、融入时代。

内存

长安街——从未停止发展的脚步

长安街是北京城的东西轴线,在我国的政治、文化生活中起着极其重要的作用,其建设、演变、延长,反映了北京的历史变迁。按照《北京市城市总体规划(2016年-2035年)》,东西方向的长安街及其延长线是北京的两轴之一,是体现大国首都政治自信和文化自信的代表地区。她不仅仅是北京、中国的象征,更代表着城市、国家的成长记忆。长安街这样一条北京的坐标,国家的道路,从未停止发展的脚步。

长安街经过成形、发展、提升、整治,到如今实现规划长度,成为“百里长街”,历经70载。开国大典上,北京市政总院设计大师林致远为新中国设计了第一根国旗杆。以此为原点,从天安门出发,北京市政总院始终紧跟国家战略,伴随北京的成长,助力长安街发展。

1949-1959年是长安街的成形阶段。1949年开展了天安门及广场的整修工作,迎接开国盛典。1959年北京市政总院为配合国庆十周年庆典游行集会的需要,设计改建了天安门广场及东西长安街。

1959-1979年是长安街的发展阶段。1974年10月,复兴门立交桥建成,复兴门桥坚持“实用、经济、坚固、美观”的设计理念,成为新中国第一座互通式立交桥。1977年,建国门立交桥建成,这一座三层互通式立交桥,标志着中国的道路立交设计技术开始迈出坚实的步伐。复兴门桥和建国门桥的相继建成,为“十里长街”增添重要枢纽。

1979-1989年北京市政总院参与长安街改革开放后第一次大修。自此以后长安街进入提升阶段。1989-1999年,大北窑、公主坟、木樨地立交相继建成。与此同时京通快速路修建完成。1999年,为迎接国庆50周年。天安门广场再次改建,原水泥混凝土方砖全部改成花岗岩条石路面,总面积15万平方米。设计中对路面结构构造和石料质量进行分析选定,使广场更加雄伟壮观,改建工程获建设部、北京市优秀设计一等奖。与此同时,北京市政总院先后完成了天安门广场及建筑物景观照明改造工程、紫禁城照明工程以及中南海新华门照明工程。点亮长安街沿线,国家道路更加璀璨辉煌。

1999-2009年,长安街进入整治阶段。2008年环境整治,不单停留在街道两侧,向南北扩大到纵深200米范围。2009年为迎接建国60周年进行大修,复兴门至建国门段实现规划双向十车道,体现出长安街交通性干道的重要功能及神州第一街庄重、恢弘的气势。2016年该工程荣获第十三届中国土木工程詹天佑奖。

2015年8月为迎接9月3日抗战胜利70周年。长安街复兴门至建国门之间的人行道护栏进行了重新设计,道路进行了局部修正和改进。2015年9月长安街西延(三石路-古城大街)道路工程启动。作为长安街西延工程中最重要、最具难度的工程,新首钢大桥的建成,将为长安街增添新地标,使其成为名副其实的“百里长街”。

70载光阴似水,时光荏苒,征途漫漫。长安街上的一个个重要节点都有北京市政总院的身影。从“十里长街”到“百里长街”,市政总院人用智慧和汗水助力了长安街的建设,也见证了长安街的发展。北京市政总院也将始终用“创新、诚信、和谐、卓越”的企业精神,肩负时代使命,践行国家战略、服务城市发展,让城市更美好。





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