某悬索景观桥设计研究

魏仲文，袁德新，童敏

（1.安徽富煌建筑设计研究有限公司，安徽 合肥 230088；2.合肥市滨湖新区建设投资有限公司，安徽 合肥 230601）



某悬索景观桥设计研究

魏仲文1，袁德新2，童敏1

（1.安徽富煌建筑设计研究有限公司，安徽 合肥 230088；2.合肥市滨湖新区建设投资有限公司，安徽 合肥 230601）

塘西河吊桥为跨度38m的柔性悬索桥，采用多索平铺型底索承载式结构类型，矢跨比为1/38，桥宽为2.3m，底部索采用6根直径36mm热镀锌钢丝束，扶手索采用2根直径20mm热镀锌钢丝束；桥面铺设木板厚度50mm；桥墩为钢筋混凝土柱，基础采用四桩承台的钻孔桩基础。

柔性悬索桥；吊桥；索结构；人行吊桥

1　工程概况

本工程位于合肥市滨湖区塘西河上、广西路与庐州大道之间，此处河宽约33m，桥跨度为38m，底部索6根直径36mm热镀锌钢丝束，扶手索采用2根直径20mm热镀锌钢丝束，抗拉强度为1670MPa。桥底面到河面距离约2.5m，桥墩高度4m，悬索桥效果图见图1，桥立面布置见图2。

图1　桥效果图

图2　桥立面布置图

2　设计

2.1桥面索部分

2.1.1桥面索计算分析

本工程为柔性悬索桥，刚度较小，立杆只传递水平方向荷载，所以可以将桥面索和扶手索分开计算。桥面荷载由桥面板传递到主索，再由主索传递给桥墩基础。

桥体荷载根据现行荷载规范取值，考虑恒载、材料自重、活载、风荷载、雪荷载及地震作用（见表1），桥面宽度：0.15m（栏杆）+2.0m（人行道）+0.15m（栏杆）。

采用midas系列gen对桥索体进行几何非线性分析、特征值分析（ritz向量法）。模型中主索定义为只受拉索单元，均分成76段进行有限元分析，考虑索及桥面板的自重，索单元和桥墩连接处定义为铰接。先施加所有的荷载（除地震作用）后，运行几何非线性分析，得到自重荷载组合下的的索单元内力；运用初始刚度小位移法，将得到的索单元内力作为单元初始内力，再施加X、Y两个方向的地震作用，使用特征值分析（ritz向量法），结果见表2。

荷载情况布置表　表1

单个索单元的最大节点反力、位移、内力表　表2

根据《索结构技术规程》（JGJ257-2012）5.6.1，最不利组合STL ENV_STR中的节点力、索内力均小于索破断力1670×3.14×182/1000/2=849.5kN，以及变形均符合相关规范要求。根据《索结构技术规程》（JGJ257-2012）6.1.3，索桥截面力可取1.25倍内力，294.3×6×1.25kN=2207.25kN，可取水平反力为2400kN验算基础部分。

2.1.2桥梁计算软件civil补充分析

为保证结构安全，设计师采用桥梁计算软件civil进行补充分析，计算结果见表3，gen和civil两种软件计算分析的包络类型比较见表4。

单个索单元的最大节点反力、位移、内力表　表3

gen与civil分析比较　表4

综上，两种计算软件的计算分析结果差值较小，符合计算假定。

2.1.3桥面连接

桥面索铺设菠萝格桥面板，桥索下部每隔2m设置方钢管，并与立杆铰接相连，其他节点用相应规格扣件连接，如图3。

图3　桥身剖面图

2.2扶手索部分

扶手索计算与桥面索相同，索直径20mm，考虑自重、风荷载。采用midas系列gen对桥索体进行几何非线性分析、特征值分析（ritz向量法），符合相关规范要求。

2.3基础部分

由以上桥面索部分设计基础水平部分拉力可以取2400kN；竖向部分力及上部结构自重可以取400kN为轴力，作用于承台。根据地勘可知，土层分布情况为①层素填土、②层粉质粘土、③层黏土，①层素填土约3m厚。

由于承台受水平方向荷载为主，且水平力较大，承台尺寸：5m×5m，厚度1.5m，桩直径1m，桩长19m。桩身配筋率0.8%，桩顶端约束选择铰接。验算桩基的水平抗力、竖向抗拔力、竖向承载力、桩承台的抗冲切验算，单桩水平承载力315kN<600kN，按照常规设计应加大桩径，同时承台也相应加大，会提高较多造价。根据实际现场情况多方比较后确定采用桩顶端约束固接方式，参照《港口工程桩基规范》5.4.9条、《港口工程桩基规范》7.3.7条，通过计算后加强构造的方式来保证桩与承台间的连接。本项目桩基设计时桩顶深入承台尺寸由铰接方式时的100mm改为1000mm，承台底部钢筋被桩基打断处增加贯穿承台的钢筋网片，进行加强处理。桩顶端约束固接方式如图4所示。

图4　桩顶端约束固接方式

3　结束语

塘西河吊桥采用柔性悬索结构，合理利用重力刚度，采用底索承载式结构类型，保证索桥结构具有一定的弧度。经过对索结构在各工况情况下详细计算分析，保证了桥梁受力安全。

[1]沈世钊.悬索结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.

[2]DG/TJ08-019-2005，建筑结构用索应用技术规程[S].

[3]JGJ275-2012，索结构技术规程[S].

[4]JTS 167-4-2012，港口工程桩基规范[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，毕业于安徽工程大学，助理工程师。