某懸索景觀橋設計研究

魏仲文，袁德新，童敏

（1.安徽富煌建筑設計研究有限公司，安徽 合肥 230088；2.合肥市濱湖新區建設投資有限公司，安徽 合肥 230601）

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某懸索景觀橋設計研究

魏仲文1，袁德新2，童敏1

（1.安徽富煌建筑設計研究有限公司，安徽 合肥 230088；2.合肥市濱湖新區建設投資有限公司，安徽 合肥 230601）

塘西河吊橋為跨度38m的柔性懸索橋，采用多索平鋪型底索承載式結構類型，矢跨比為1/38，橋寬為2.3m，底部索采用6根直徑36mm熱鍍鋅鋼絲束，扶手索采用2根直徑20mm熱鍍鋅鋼絲束；橋面鋪設木板厚度50mm；橋墩為鋼筋混凝土柱，基礎采用四樁承臺的鉆孔樁基礎。

柔性懸索橋；吊橋；索結構；人行吊橋

1　工程概況

本工程位于合肥市濱湖區塘西河上、廣西路與廬州大道之間，此處河寬約33m，橋跨度為38m，底部索6根直徑36mm熱鍍鋅鋼絲束，扶手索采用2根直徑20mm熱鍍鋅鋼絲束，抗拉強度為1670MPa。橋底面到河面距離約2.5m，橋墩高度4m，懸索橋效果圖見圖1，橋立面布置見圖2。

圖1　橋效果圖

圖2　橋立面布置圖

2　設計

2.1橋面索部分

2.1.1橋面索計算分析

本工程為柔性懸索橋，剛度較小，立桿只傳遞水平方向荷載，所以可以將橋面索和扶手索分開計算。橋面荷載由橋面板傳遞到主索，再由主索傳遞給橋墩基礎。

橋體荷載根據現行荷載規范取值，考慮恒載、材料自重、活載、風荷載、雪荷載及地震作用（見表1），橋面寬度：0.15m（欄桿）+2.0m（人行道）+0.15m（欄桿）。

采用midas系列gen對橋索體進行幾何非線性分析、特征值分析（ritz向量法）。模型中主索定義為只受拉索單元，均分成76段進行有限元分析，考慮索及橋面板的自重，索單元和橋墩連接處定義為鉸接。先施加所有的荷載（除地震作用）后，運行幾何非線性分析，得到自重荷載組合下的的索單元內力；運用初始剛度小位移法，將得到的索單元內力作為單元初始內力，再施加X、Y兩個方向的地震作用，使用特征值分析（ritz向量法），結果見表2。

荷載情況布置表　表1

單個索單元的最大節點反力、位移、內力表　表2

根據《索結構技術規程》（JGJ257-2012）5.6.1，最不利組合STL ENV_STR中的節點力、索內力均小于索破斷力1670×3.14×182/1000/2=849.5kN，以及變形均符合相關規范要求。根據《索結構技術規程》（JGJ257-2012）6.1.3，索橋截面力可取1.25倍內力，294.3×6×1.25kN=2207.25kN，可取水平反力為2400kN驗算基礎部分。

2.1.2橋梁計算軟件civil補充分析

為保證結構安全，設計師采用橋梁計算軟件civil進行補充分析，計算結果見表3，gen和civil兩種軟件計算分析的包絡類型比較見表4。

單個索單元的最大節點反力、位移、內力表　表3

gen與civil分析比較　表4

綜上，兩種計算軟件的計算分析結果差值較小，符合計算假定。

2.1.3橋面連接

橋面索鋪設菠蘿格橋面板，橋索下部每隔2m設置方鋼管，并與立桿鉸接相連，其他節點用相應規格扣件連接，如圖3。

圖3　橋身剖面圖

2.2扶手索部分

扶手索計算與橋面索相同，索直徑20mm，考慮自重、風荷載。采用midas系列gen對橋索體進行幾何非線性分析、特征值分析（ritz向量法），符合相關規范要求。

2.3基礎部分

由以上橋面索部分設計基礎水平部分拉力可以取2400kN；豎向部分力及上部結構自重可以取400kN為軸力，作用于承臺。根據地勘可知，土層分布情況為①層素填土、②層粉質粘土、③層黏土，①層素填土約3m厚。

由于承臺受水平方向荷載為主，且水平力較大，承臺尺寸：5m×5m，厚度1.5m，樁直徑1m，樁長19m。樁身配筋率0.8%，樁頂端約束選擇鉸接。驗算樁基的水平抗力、豎向抗拔力、豎向承載力、樁承臺的抗沖切驗算，單樁水平承載力315kN<600kN，按照常規設計應加大樁徑，同時承臺也相應加大，會提高較多造價。根據實際現場情況多方比較后確定采用樁頂端約束固接方式，參照《港口工程樁基規范》5.4.9條、《港口工程樁基規范》7.3.7條，通過計算后加強構造的方式來保證樁與承臺間的連接。本項目樁基設計時樁頂深入承臺尺寸由鉸接方式時的100mm改為1000mm，承臺底部鋼筋被樁基打斷處增加貫穿承臺的鋼筋網片，進行加強處理。樁頂端約束固接方式如圖4所示。

圖4　樁頂端約束固接方式

3　結束語

塘西河吊橋采用柔性懸索結構，合理利用重力剛度，采用底索承載式結構類型，保證索橋結構具有一定的弧度。經過對索結構在各工況情況下詳細計算分析，保證了橋梁受力安全。

[1]沈世釗.懸索結構設計[M].北京：中國建筑工業出版社，1997.

[2]DG/TJ08-019-2005，建筑結構用索應用技術規程[S].

[3]JGJ275-2012，索結構技術規程[S].

[4]JTS 167-4-2012，港口工程樁基規范[S].

U448.25

A

1007-7359(2016)03-0183-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.03.067

魏仲文（1987-），男，安徽巢湖人，畢業于安徽工程大學，助理工程師。