▲ 广州南沙聚星桥
项目名片
姓名：广州南沙聚星桥
生日：2022年7月~2024年1月（建设时间）
籍贯：广东
类型：三肢钢结构空间梁拱组合体系
特点：超坦矢跨比（1/20）大跨径（155米）三肢拱结构，世界首座大跨径三肢坦拱桥
建设单位：广州市南沙区建设中心
领衔设计：何镜堂 丁建明
联合设计：东南大学建筑设计研究院有限公司、华南理工大学建筑设计研究院有限公司
施工单位：中铁广州工程局集团有限公司
独特之处
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打造世界首座大跨径三肢坦拱桥，实现功能、形式与内涵的完美统一
广州南沙自贸区位于粤港澳大湾区几何中心，是面向世界的国家级新区，是协同粤港澳的全面合作示范区，也是中国（广东）自由贸易试验区。聚星桥地处南沙新区蕉门河中心腹地中央商务区，首次采用155米大跨径、1/20坦矢跨比的三肢拱结构。桥梁横跨蕉门河与乌洲涌交汇处，以最短距离便捷连通三岸。
聚星桥造型新颖、优美，三岸起拱、结构互承并聚于一心，取意三地联心联手，形成浪漫舒适的水上休闲空间。步行桥造型轻巧独特，桥身曲线光带错动交织形成“未来之窗”。作为景观焦点，桥梁与三湾对望，结构造型喻意“粤港澳大湾区三地携手，汇聚同心，共创美好未来”，形成蕉门河上的闪耀新星。
为与周边多层建筑协调，并保持区域建筑与景观之间的和谐，需合理控制桥梁的建筑高度；同时为保证步行的舒适性，桥体坡道应相对平缓，不宜过高；因此最终确定的结构矢高仅为8.4米（如图1）。受桥下通航净空限制，拱桥的每肢长度达86米。通过对三肢空间结构体系的力学分析，其受力模式与跨度172米、矢高8.4米的平面拱结构类似，其计算得出的矢跨比为1/20，远低于1/10的拱桥矢跨比设计极限。桥梁的总体布置如图2、图3。
图1 桥梁竖向设计
图2 桥梁平面布置图
图3 桥梁立面布置图
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通过三次结构体系转换，实现桥梁建筑、结构、经济的和谐统一
广州南沙地区处于珠江三角洲冲积平原，桥位地表以下5米的海陆交互相沉积层内分布有厚达20~30米淤泥质土软土层。在地质条件如此不利的地基上，修建一座大跨径、超低矢跨比坦拱桥，是一项巨大的技术挑战。
设计团队充分挖掘结构体系的潜力，通过增加恒载下的结构矢高、张拉预应力抵消拱结构内部的压力、充分考虑附属结构对主结构的贡献度等措施，使得桥梁结构的基础水平推力、弯矩等均得到了合理控制，从而为群桩基础+地基处理的较为经济的基础方案的实施创造了条件。
张拉预应力抵消拱结构内部压力的措施是结构创新的核心内容。通过在V形桥墩下节点设置一种先铰接、后刚接的装置（见图5），在施工过程中对结构体系进行三次转换，实现了桥梁建筑、结构、经济的和谐统一。主要施工过程如下：
（1） 结构在铰接状态下合龙落架
（2） 张拉后端预应力拉杆，通过V墩的转动调整主拱线型，实现结构内部压力的释放
（3） 架设桥上二期恒载，将拱脚转换为刚接
（4） 对下部结构进行混凝土包封，基坑回填，成桥运营
施工图解见图4，其中最为关键的是步骤（2），最终张拉力需要按照线型和推力双控的原则进行调整，实现上、下部结构内力的合理分配。
（a）主结构一次落架
（b）张拉梁端预应力
（c）结构附加二期恒载
（d）运营阶段结构最不利组合
图4 主要施工过程
图5 V墩下节点的形式变换
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通过低碳环保材料的应用，实现可持续性发展
（1）仿瓷竹地板桥面铺装
仿瓷竹地板是一种由天然竹材和陶瓷材料合成的环保产品。通过利用陶瓷加工技术，增强了桥面铺装材料的耐磨、耐盐、防潮和防火等性能，符合绿色环保可持续理念，也显著提高了材料在沿海高盐碱环境下的耐久性。
（2）UHPC 弧形人造石坐凳
中央景观区坐凳采用的UHPC (超高性能混凝土) 人造石是一种新型建筑材料，具有轻质和高强度的特点，能有效减轻结构荷载，且可以最大程度减少工程材料的使用。通过添加特定化学成分，可使UHPC人造石具备优异的耐腐蚀性、抗冻融性和抗渗透性，从而延长其使用寿命。
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通过BIM正向设计，实现项目全寿命周期的科学管控
设计施工过程中应用BIM技术来增强工程项目全寿命周期的科学管理和控制。利用BIM技术为项目桥梁创建高精度的数字孪生模型，该模型主要侧重于参数化设计、与地理信息系统(GIS)的集成、施工阶段的模型联动等三个方面。该模型有助于避免设计阶段的碰撞和错误、确保施工阶段的组织方案模拟精确度和成本有效分配以及实现运营阶段的精确高效管理和维护。
经济社会意义
聚星桥等五座人行桥及周边景观的建设，打通了蕉门河两侧步行路径、延续了南沙新区“城市客厅”——蕉门河景观带的空间活力。聚星桥作为项目中最具标志性和展示度的景观桥工程，有力提升了蕉门河两岸的交通服务水平和滨河景观品质，方便了周边居民的出行和休闲，展现了南沙粤港澳合作区年轻、活力、创新的城市形象，受到了社会各界的广泛赞誉。
稿件支持
东南大学建筑设计研究院有限公司
