杜風 83 期 特別報導

融合現代科技與在地文化的花蓮新地標–台9線新豐平大橋

劉珊

蔣啟恆

黃炳勲

台灣世曦股份有限公司
第二結構部副理

台灣世曦股份有限公司
第二結構部經理 

台灣世曦股份有限公司
第二結構部協理

緣起

花東縱谷位於中央山脈與海岸山脈之間,兩側壯麗的山景、其間蜿蜒的溪流構成一幅秀麗的景緻,在滿布綠意的平原間散布著田園、農牧場等觀光景點,讓花蓮成為國內外遊客流連忘返之世外桃源。省道台9線貫穿花東縱谷,串連縱谷周邊遊憩景點,聯絡東部地區主要鄉鎮,與東部幹線鐵路形成花蓮兩大交通命脈。配合政府推動之觀光倍增計畫及花蓮縣政府積極打造之「洄瀾夢土」計畫,花蓮地區之觀光旅次逐年增加,而台9線部分路段現況僅兩線道,道路容量明顯不足,假日常有塞車情況發生,為提供良好公路使用品質、提升更好的遊憩品質,道路實有拓寬改善之必要。

本工程路段位於花蓮縣壽豐鄉與鳳林鎮交界處,跨越壽豐溪,除道路寬度不足已成為瓶頸路段外,本段道路彎曲、視線不佳,交通事故頻繁,故建議道路拓寬並改線避開人口密集區,截彎取直使路線縮短約1.7公里,除可改善交通品質外,更可有效解決年節塞車問題,降低車禍發生機率。

 


工程位置圖

 

由於本道路除提供車輛運輸功能外,也肩負觀光遊憩及促進地方產業發展功能,所以在道路設計時,也應瞭解整體環境特色,並考量道路開發對周邊景觀視覺之衝擊或影響,以形塑具有景觀特色及遊憩發展之線性空間。

環境

本工程路段景觀特色包含山林所構成的天際線、山景、橋梁、河川、溪流、渠道、農田、混合林、人工綠地、市鎮、大型廠房建築等景觀特色類型。農業地景區域開闊,視域開放,農作隨季節變化,除具賞景價值外,更能感受人與天地間相互依存之豐富情境。

 


工程鄰近範圍景觀元素種類分析圖

 

路段跨越壽豐溪處需新建橋梁,所行經環境景觀元素主要為水域景觀,另有少許荒野地及農田景觀,而壽豐溪河寬約600公尺,河域面積寬廣,河床滿布礫石,景觀壯闊。新建橋梁位於舊橋下游約1,300公尺處,由於河面相當開闊,由舊橋及兩岸堤防處均可遠眺新橋景緻。

 


開闊之壽豐溪

 

跨壽豐溪舊橋(豐平橋)建於日據時代,為連續拱橋,形式古樸典雅,雖歷經歲月洗禮,仍呈現優美之風貌。橋梁於民國68年配合交通量需求拓寬為11m,加寬部分採用預力I型梁型式構築,雖跨徑配合原橋以25m配置,惟兩代橋型式迥異,景觀較為紊亂。

 


豐平橋上游側

豐平橋下游側

規劃

由於本區為花東旅遊必經路線,道路及橋梁服務對象除鄰近鄉鎮居民外,也包含往來遊客,橋梁若可納入當地秀麗之山形及壯闊之河景等資源,以具有環境特色之景觀橋梁為主軸設計,除可提升交通功能外,亦可發展區域景觀、塑造橋體與環境和諧之美,以提供人文地景、紀念性與自然景觀等多樣性遊憩體驗。故橋梁之興建規劃,建議結合當地自然環境、風土人文等資源,以景觀美質、生態設計之手法,將整體環境美學及生態保育觀念,納入工程設計規劃中,成為結合現代科技及地域景觀特色之完美作品。
由整體環境分析,建議橋梁型式可由當地景觀資源發想,規劃主題分別以「山巒疊翠」及「銀河飛鳥」出發,以融入環境特色。

• 山巒疊翠

擷取鄰近山巒起伏與倒映於溪水之線條,轉化為山型線、交疊之弧形線,可充分展現東部地形之特色,運用於橋梁主結構及附屬設施設計。在色彩上,以與環境相容之灰色、白色為基調,在特殊造型結構上可以黃色、淡綠色反映鄰近田園與山的色彩。

 


 

 

 

• 銀河飛鳥

以環境背景山嵐、白鷺鷥為主題,將山腰的薄霧裊裊、鳥之雙翼,轉化為彎拱與曲弧語彙,運用於橋體及結構設計,代表諧和、飛翔,並以水波紋為立面欄杆造型,呈現優雅、安靜之溪流景觀,使橋與環境融為一體。

 


 

 

設計

綜整規畫構想,由於本工程工址環境景觀自然,行經路線周邊多為鄉間田園景色,故主橋以當地常見之河川、田間生態常留鳥白鷺鷥作為主題語彙,融入整體橋梁設計。壽豐溪河寬近600公尺,景觀開闊,為減少河槽內落墩,主橋跨徑配置84+2@140+84公尺,全長448公尺,為國內首座三塔連續脊背橋。

 


橋梁立面圖

 

橋梁上部結構採弧線變梁深預力箱型梁,配置斜拉鋼索,可有效降低梁深需求,橋梁深度自4.8公尺變化為2.65公尺,最大梁深與主跨徑比僅約1/29,擺脫混凝土橋梁厚重的形象。中央橋塔配置11組斜索,兩側橋塔則配置各10組斜索,中央橋塔自橋面到最高斜索之距離為17公尺,兩側橋塔則為15公尺,配合橋面弧形縱坡設計,橋梁中央橋面及橋塔益顯高聳,搭配白色的斜索,氣勢相當宏偉。

由於南北向橋梁採合併斷面設計,橋梁考量橋塔設置、慢車道、維修步道等寬度需求,設計總寬度為28.2公尺。因橋塔配置於橋面中央,為減少對行車之壓迫感,故儘量縮減橋塔橫向尺寸,也可有效減少橋梁寬度,橋塔鋼纜錨碇處配合採鋼殼與混凝土之複合構造,橋塔鋼纜採分離式錨碇,使橋塔橫向全寬度縮減至2.2公尺,配合橋塔橋面以上全高30公尺,使橋塔呈現纖細之視覺感受。

橋梁斜拉鋼索為單索面配置,為配合斜索於箱型梁內之錨碇,上部結構斷面設計為5箱室之箱型梁,最外側之箱室由斜撐板構成,以等梁深設計,中央部分之3箱室則為變梁深設計。斜撐板梁之設計使橋梁懸臂長度長達8公尺,整體景觀纖細輕巧,全寬28.2公尺的橋面,也成為目前國內斷面寬度最大之脊背橋。

主橋鋼索設計考慮脊背橋結構特性及國外橋梁案例與設計規範,適度提高鋼索容許應力,可減少鋼索使用量,並參考各國鋼索試驗規定,擬定施工規範,期使鋼索符合結構實際需求,並降低工程費用。

 


橋梁斷面圖


為符合跨河建造物設置審核要點及增加通水斷面,並考量景觀一致性,橋梁下部結構採用單柱式混凝土橋墩設計,柱斷面為長圓形,利於水流通過。工址地質主要為花東縱谷平原之沖積層,地層以卵礫石層為主,極為堅硬,故基礎型式採用沉箱基礎設計。引橋部分跨徑較小,橋墩基礎於陸地段採直接基礎、河中段採單一沉箱配置,沉箱為長圓形,尺寸為7x15公尺,主橋塔因承載橋梁跨徑較大,基礎採二個圓形沉箱(直徑9.0公尺)設計。

景觀

橋梁外型除須考量跨徑、梁深外,橋塔造型對整體景觀之影響也相當大,一般橋塔造型多以矩形設計,本工程之橋塔結構斷面外形以不規則多邊形設計,以稜線構成多角度切面,無論在日間或是夜間,在不同光線方向下,多重之光影變化營造出橋塔立體雕塑美感,橋塔兩側之凹槽更巧妙的修飾了斜索錨碇段,透過整體建築的設計手法,讓橋梁呈現了細膩優雅的面向。

 


橋塔斷面設計


橋塔頂部配合工址自然環境,以白鷺鷥作為設計主軸,白鷺鷥的特色是體色潔白,含有聖潔之意,其步伐穩重、氣質高貴,但活動敏捷、飛行姿態優美,象徵吉祥、清白、廉潔、勤勞,並具愛鄉護土的深遠意義。

於白鷺鷥繁殖期間,其頭、胸、背會長出優雅的蓑羽或飾羽,在秋季左右脫落。而白鷺巢,通常均粗拙簡單,以竹、樹枝為材,雌雄共同築巢、孵卵及育雛。將白鷺鷥意象納入橋梁之橋塔設計,方案構想為「氛圍」,希望傳達繁殖期間,雌雄白鷺鷥交頸的情誼,同時代表花蓮在地的濃濃的人情味與地方認同感,使得冷硬的交通設施也能有感性的表情。

 


橋梁方案構想 - 「氛圍」


在斜索以上之橋塔造型配合白鷺鷥-「氛圍」構想,斷面以三維變化設計,造型特殊,施工技術困難度極高。為忠實呈現設計構想,施工前先製作縮尺之木、石模型,確認橋塔造型及細節,施工時更以三維模擬製作造型模板,現場施作精密控制,使完成橋塔細緻美觀,線條變化流暢。

 


橋塔頂部造型設計

 


橋塔完工實景

附屬設施

橋梁景觀設計除橋梁外型外,相關附屬設施如欄杆、橋名柱、路燈照明等,均需配合整體環境及造型設計。本橋欄杆立面搭配白鷺鷥意象,融入水波紋造型,鋁合金欄杆以不同彎折方式,營造水波流動之感受,以呈現優雅、安靜之溪流景觀,使橋與環境融為一體。由於橋梁連結花蓮壽豐鄉及鳳林鎮,鳳林鎮客家人口眾多,設計時於欄杆細部鏤刻桐花圖案,可更加深在地客家印象。

 


橋欄杆造型設計

 

配合整體橋梁設計意象,於兩側橋頭設置橋名柱,除標示橋梁名稱外,在橋名柱上方加設標誌說明,以傳達橋梁設計主題,內容將包含白鷺鷥圖型、橋塔方案「氛圍」之手繪圖樣及橋塔圖型等。遊客行經橋梁停留休憩賞景時,可同時瞭解本橋之設計意涵。橋名柱以花崗石為底,表面配合烤漆鋼板設計,將橋名鏤空於鋼板,內面加設LED條形照明,夜間微微透出光線,以低調方式呈現設計之美感。

 


橋名柱造型設計及完工實景

光影

本工程路段屬於花東縱谷國家風景區範圍,且為國家級景觀道路,除了原有珍貴的環境生態資源外,地方產業發展也成為遊憩資源發展的主力之一。工址附近有新光兆豐休閒農場、林榮森林公園、箭瑛公園、鳳凰瀑布、三百餘年的古老茄苳樹等兼具自然人文之遊憩景點。橋梁完工後可串聯附近景點,自身更可提供民眾新的遊憩體驗,帶動觀光事業發展,活絡地方經濟。夜間加設景觀照明,可利用光的質感,打造天際線亮麗視覺,強調結構美感,提供遠觀的人們不同的景緻,拉近水與人之間的關係,賦予橋梁、水岸動態的感覺。

本橋之景觀照明設計分為橋塔投射燈、斜索投射燈及造型路燈三個部分,景觀照明色彩係配合橋梁整體造型呈現。平日之燈光表現以簡單為原則,每日以不同顏色呈現,使每天之色彩都有其日期意義,整點時刻則以當日之色系做淡入淡出燈光效果,表現出大自然生生不息的意念。

 


景觀照明模擬(平日)

 


景觀照明模擬(節慶)


為增加花蓮地區觀光遊憩之趣味性,吸引遊客停駐觀景,於特殊節慶或假日時,更增加不同形式之燈光表演,以多樣之色彩變化,同時以稍快節奏的明暗律動交錯搭配讓整個燈光內容呈現熱鬧的感受並呈現歡欣的氣氛。

結語

近年來由於氣候變遷,降雨量屢創新高,河川沖刷、土石流問題對跨河橋梁的危害日益嚴重,為儘量減少橋梁跨越時對河川通水斷面及既有環境影響,規劃時對於較大跨徑之橋梁需求大幅增加。當橋梁跨徑需求介於120 ~ 220 公尺間,脊背橋(ExtraDosed Bridge)為非常具優勢之橋梁型式,脊背橋外觀近似斜張橋配置有橋塔與斜張鋼纜,但結構特性接近梁橋,整體剛度由梁體提供,斜張鋼纜有如梁橋之外置預力作用,梁深比梁橋淺,可營造輕巧之意象,整體結構造型新穎亦可呈現結構力度,景觀性佳。

本工程主橋以脊背橋型設計,為國內首座三塔連續脊背橋,橋梁寬度28.2公尺,以斜撐板箱型梁型式設計,為目前國內斷面寬度最大之脊背橋。設計時為儘量縮減橋塔橫向尺寸,橋塔鋼纜錨碇處配合採鋼殼與混凝土之複合構造,橋塔鋼纜採分離式錨碇,使橋塔呈現纖細之視覺感受。

本工程之興建規劃,結合當地自然環境、風土人文等資源,以景觀美質、生態設計之手法,將整體環境美學及生態保育觀念,納入工程設計規劃中,成為結合現代科技及地域景觀特色之完美作品。細緻的設計加上優異的施工品質,完工後除大幅紓解交通流量、提升行車安全交通外,其地標意象亦成為花蓮地區新的遊憩景點,提升當地之觀光產業。

 


 

 

 

 

 

 

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