某公园120 m跨地锚式人行悬索桥设计.pdf

第6 期（总第2 9 0 期）2023年6 月D01:10.16799/ki.csdqyfh.2023.06.024城市道桥与防洪URBANROADSBRIDGES&FLOOD CONTROL桥梁结构某公园12 0 m跨地锚式人行悬索桥设计都小兴（华维设计集团股份有限公司，江西南昌330 0 9 6）摘要：永新湿地公园人行景观桥是连接仰山公园和湿地公园的一座主跨12 0 m的双塔空间双索面地锚式悬索桥，桥面净宽3.35m，桥面中间设置2 0 m长的玻璃桥面；通过对该桥主要设计标准、结构设计、计算分析的简要介绍，阐述了对大跨度人行悬索桥的设计思路和方法，有助于同类型人行索桥设计经验的借鉴。关键词：人行悬索桥；大跨度；玻璃桥面；设计中图分类号：U448.25文献标志码：B文章编号：10 0 9-7 7 16(2 0 2 3)0 6-0 0 8 6-0 3（6)桥涵设计使用年限：主体结构50 a；吊杆、栏1工程概况杆、玻璃桥面等可更换构件应满足相关规范要求。永新湿地公园人行景观桥是坚持以人为本，集（7)环境类别:1类环境，地震动峰值加速度0.0 5g。休闲、观光、文化、舒适为一体的标志性景观桥梁，桥(8)桥梁设计基准年限：10 0 a。梁连接了仰山公园和湿地公园，同时跨越禾水河。结3结构设计合地形及景观要求，经过多种方案比选，确定方案采用1-12 0 m双塔空间双索面地锚式悬索桥，桥面宽3.6m，为方便居民出行,增加景观效果，桥梁两侧均设置人行坡道和梯道与地面人行系统相连，如图1所示。图1方案效果图2技术标准（1)设计荷载：人群荷载为2.4 kN/m；局部构件按照5.0 kN/m验算。（2）桥面宽度：0.32 5m（吊杆区域）+0.2 5m（栏杆地梁）+3.35m（桥面净宽）+0.2 5m（栏杆地梁）+0.325m(吊杆区域)=4.5m。（3)桥上纵坡：以主桥为中心双向1.0%。（4)设计安全等级：一级。(5)设计洪水频率：1/10 0；10 0 a一遇水位为112.06 m。收稿日期：2 0 2 2-0 6-30作者简介：小兴（19 8 3一），男，工学硕士，高级工程师，从事道路桥梁设计工作。3.1桥梁总体设计人行悬索桥全长19 8 m,其中主桥为1-12 0 m双塔空间双索面地锚式悬索桥，主索垂度12.0 m，矢跨比为1/10。考虑人行悬索桥桥面刚度较小，横向稳定性较差，本次设计采用空间外倾式双索面体系，桥面板采用分块预制的10 cm厚钢筋混凝土板,增加桥梁重力刚度。桥面两侧设置抵抗风荷载的空间缆索面，提高桥梁整体稳定性。桥面纵向跨中位置设置人字坡，坡度1%，跨中设计高程为119.0 0 0 m。桥面人行道净宽3.35m，主缆中心间距4.0 6 m。为方便居民出行及增加公园景观效果，人行悬索桥两侧均设置环形人行坡道和楼梯与地面人行系统相连，如图2 所示。39主缆锚固点112.06017100抗风索106.300（测时水位）河床线人行坡道抗风锚抗风索地锚梯道A图2 总体布置图（单位：m）3.2主梁及人行道板设计为方便主梁施工吊装，主梁结构采用纵、横梁整体框架结构形式。纵向梁共设置三道，两侧边纵梁采86立面图198120平面图20m玻璃桥面39锚固点人行坡道主缆梯道2023年第6 期小兴：某公园12 0 m跨地锚式人行悬索桥设计城市道桥与防洪150用36 C槽钢，中间纵梁采用I36工字钢。纵梁间采用水平和斜向/10 0 10 短角钢分上下两层焊接成整体桁架钢梁，全桥共设置4 8 个。横梁采用双肢36 c槽钢，间距2.5m，长度4.5m，双肢槽钢肢背间距6 0 mm，通过加劲板板焊接为整体，吊杆的吊点和横向缆风拉索的转向点位置设置在离端横梁梁端2 2 cm的位置上，共设4 9 根端、中横梁。纵向框架梁与横梁加劲板，通过不锈高强钢螺栓和焊接连接整体。钢框架梁构件均在工厂加工制作、预拼装和热镀锌防腐处理，如图3所示。中横梁立面图450加劲梁面图抗风索中横梁50图3标准节段加劲梁布置图（单位：cm）横梁间人行道板由6 块C40钢筋混凝土预制板组成。桥面板总宽3.8 5m，板厚0.1m，板块间设置2cm的隔缝，且每块板均设置直径6 cm的通风孔，标准中板宽0.7 m和0.57 m，L型边板宽0.6 0 5m，每节板块长度2.4 6 m。采用不锈钢螺栓把预制人行道板与打孔的钢横梁现场连接，考虑施工时螺栓孔位易于安装，钢横梁孔位可根据实际人行道板孔位打孔安装。3.3索塔设计主塔为古典塔型，采用钢筋混凝土双柱框架结构，塔柱截面尺寸为1.51.2 m。塔顶为矩形截面为2.42.1m。塔柱四角均倒为10 cm直角。塔柱设置两道横梁，上横梁采用矩形箱型实心截面，横梁在塔柱间长5.6 m，高度2.0 m，宽度1.1m。下横梁采用矩形箱型实心截面，横梁在塔柱间长5.6 m，高度由1.8m过渡到1.5m，宽度1.3m，基础均采用承台桩基础，承台尺寸为6 m10m,厚度为2 m，桩基为嵌岩桩,如图4 所示。为了景观考虑,塔顶索鞍处设置廊亭。塔壁上设置爬梯钢筋，便于主塔及索鞍的检修。3.4主缆及索鞍、索夹设计主缆在主跨两主塔中心线、之间的跨径为12 0 m，采用双塔空间双索面对称布置，横桥向左右主塔中立面图890210470210上塔柱节段下塔柱节段20120098吊杆拉环抗风索中横16814450侧面图240929969029主塔承台图4 主塔构造图（单位：cm）心距6.8 m，横梁吊点中心距4.0 6 m。主缆采用PES5-211镀锌平行钢丝成品索结构，主缆破断力为7333kN。主索垂度12.0 m；垂跨比1/10,空缆垂度11.076m，垂跨比1/10.8 34。主索在索鞍处的倾角为16850主塔承台68.41，背索倾角为57.8 5。主缆压紧和受载通过销接式铸钢索夹和普通螺栓实现。主缆在两岸锚跨经过交换梁传力到重力式锚锭，采用嵌填乙丙橡胶防水条对接缝处进行防水处理。索鞍由索鞍体、承压板、上板和底板等组成，鞍体和底板采用ZG270-480H材质，如图5所示。索鞍底板采用锚栓锚固在塔柱内；鞍座顶推过程中可在塔壁上设置反力架，通过千斤顶实现鞍体相对塔顶的移动，顶推到位。索鞍各部位采用聚硫密封胶有效密封，表面喷涂环氧富锌底漆一道，环氧云铁中间漆两道,环氧面漆一道，总干膜厚度不小于19 0 m。索鞍立面图140120地脚螺栓C50混凝土基座塔冠。图5主索鞍构造图（单位：cm）全桥共设置4 7 对上下对合索夹，材质采用ZG20Mn，索夹间通过高强螺杆连接紧固，且在预紧力作用下索夹能够使主缆握紧。两片索夹缝隙，采用嵌填乙丙橡胶防水条对接缝处进行防水处理。索夹承缆孔表面进行厚度不小于2 0 0 m喷锌处理，喷涂环氧富锌封闭漆一道，干膜厚度4 0 m；施工完成后，索夹表面整体喷涂厚度为2 mm的聚脲防护层。87.索鞍剖面图8010106010螺栓盖板鞍体底板C50混凝土基座塔冠城市道桥与防洪3.5吊杆及抗风索设计桥上吊杆共4 7 对成品索，吊杆间距2.5m，吊索规格为GJ15-3挤压环氧喷涂无粘结钢绞线，外加白色PE套保护，防腐可靠。索夹和横梁采用叉耳连接，可适当调节长度。抗风索在桥面系左右两侧斜向下方对称布置，所在平面与水平面的夹角为30。抗风索主缆选用5根15.20环氧喷涂无粘结钢绞线，钢绞线外加PE套保护。主缆依靠索夹和不锈钢片套箍成形。抗风拉索选用直径16 mm，易于弯曲的A级镀锌钢芯钢丝绳，抗拉强度为16 7 0 MPa。桥面两侧抗风主缆通过拉索和横梁上的转向滑轮形成空间对称索力平衡结构，与锚固锚杆的接头连接形式同于承重主缆散索后与锚锭内预埋锚固拉杆的连接形式，如图6所示。抗风索立面布置图1302523X5119.000114.610桥面铺固点6 888888000000114.610抗风索平面布置图锚固点W抗风缆图6 抗风索布置图（单位：m）3.6锚锭设计主缆锚碳采用重力式，主缆IP点理论高程112.857m，主缆倾角32.15。锚锭前端高8.5m，宽11.0m。主索缆间地锚锚固点间距6.9 m。锚锭由锚块、锚室顶板、侧墙及锚体组成，均采用C40抗渗混凝土，锚室顶板、侧墙厚0.6 m。锚室顶板设置D=80cm的检修人孔。结合地质条件，锚体底部设置桩基础,以提高锚的抗滑移性能,加强地基与锚体的联系，如图7 所示。单根主缆锚固位置的两侧采用2 根预应力锚索通过交换梁锚锭在地锚内。锚索预埋镀锌钢管套直径为18 0 mm，锚固索索体为14 根直径为15.2 0 mm无粘结环氧喷涂钢绞线，锚索长度为6.5m，3.7桥面铺装设计主桥桥面铺装腐木采用防腐木材，木材的强度等级采用TB11，在正常养护条件下使用年限不得小于2 0 a，桥面板应进行防滑、防潮、阻燃、防腐等处理。木材的防火性能为难燃，耐火极限为0.7 5h，同时必须进行药剂处理!，相关要求应遵照木结构工程施工质量验收规范（GB50206一2 0 12）。玻璃桥面选用10 mm+10mm+10mm三夹层钢小兴：某公园12 0 m跨地锚式人行悬索桥设计d15.2-14钢绞线/二预埋钢管套b18011101-1剖面图1110张拉端主缆塑钢樱梯塑钢爬梯098巡水孔IP点:112.8 57 m/铺固点固定端泄水孔2053502.5114:.610锚固点114.610锚固点2023年第6 期地锚锚锭平面图主缆固定端张拉端检修人礼预埋管d27315检修人孔1350205图7 锚锭布置图（单位：cm）化玻璃，玻璃为矩形；各层单片玻璃中间层胶片厚度不应小于1.52 mm，周边缝隙采用硅酮结构密封胶填实。玻璃采用均质钢化玻璃。玻璃外观、质量和性能应符合现行国家标准 2 。4结构计算计算采用大型有限元分析软件进行计算，建立三维有限元分析模型，主缆、吊杆、抗风拉索采用索单元，主塔、桥面系、纵横梁、采用梁单元进行模拟如图8 所示。图8 计算模型设计中对桥梁的成桥线形，静力、动力计算及自振频率和人行桥舒适性等进行了详细分析。5结语永新湿地公园人行景观桥是一座标志性桥梁，主跨12 0 m地锚式悬索桥，桥面净宽3.35m，塔柱采用古典造型，从桥梁整体稳定性考虑，采用空间外倾式双索面体系和混凝土桥面板，为增加大桥观赏性，桥面中设置钢化玻璃桥面；桥面两侧设置抵抗风荷载的空间缆索面；主缆为镀锌平行钢丝成品索，每根主缆采用预应力钢绞线通过交换梁锚锭在地锚内；(下转第9 8 页）88T城市道桥与防洪后支座未发生滑动。不考虑=0.01时的计算结果,就其他参数组合而言，墩底弯矩最大值为2 8 0 43.4kNm，最小为26979.2kNm，仅相差10 6 4.3kNm；墩底剪力最大值为117 6.0 kN，最小为1150.7 kN，仅相差25.2kN。实际采用支座的R为2.0 m,在=0.03的组合下的弯矩和分别为2 7 7 8 8.9 kNm和116 7.7 kN，与本文所得到的最优组合的结果分别相差了仅2.9%和 1.5%。5结语本文依托打庆高速打扮1号大桥，研究了地震动人射角和摩擦摆支座参数对弯桥地震响应的影响，得到以下结论：(1)随着人射角的增加，纵向位移最大的3个墩均呈现出先增大后减小的趋势；纵向位移最大值并非出现在墩高最大的位置，而是出现在3号墩，达到了51.5mm;地震动输人角对墩顶纵向位移的变化影响最为显著的是3号墩，可达到2.4%。（2）5号墩的墩底弯矩和剪力随着地震动人射角的增加呈现出先增大后减小的变化趋势，地震动入射角=1时得到的墩底内力为最小值。不同的入射角下，墩底弯矩最大相差2.6%，剪力相差1.7%。(3)对于墩底弯矩,最不利参数组合为R=5.0m、张晓军：考虑减隔震设计的弯桥地震响应分析=0.01,最优参数组合为R=5.0m=0.02；对于墩底剪力，最不利的参数组合为R=5.0m、=0.0 1;最优参数组合为R=2.0m=0.05。参考文献：1何瑞玺.山区高墩桥梁的抗震设计要点与构造措施分析 .工程技术研究,2 0 18(10):145-146.2杨庆卫.中烈度区小箱梁桥下部结构设计 安徽建筑，2 0 19,2 6