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工程走设
sero-0151Engineering Construction
第53卷第5期
叶剑，刘朝晖
(中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，湖南长沙410014)
摘要：为解决桥位处空间受限，满足桥下通航净空的要求，本文以株洲县渌口人行悬索桥为例，采用外倾式门架形桥塔、正索 鞍斜置技术使主缆与吊索形成三维空间索面。结果表明：采用的桥塔及索鞍构造不仅有利于桥梁横向稳定，同时塔型新颖 美观；在桥头狭窄空间布置采用预应力岩锚锚碇，解决了锚碇布置难题，有效节约了建设成本；缆索采用钢丝绳材料，方便施 工维护。本文可为同类条件下的桥梁建造提供一定的借鉴与参考。 关键词：人行悬索桥；空间索面；外倾式；玻璃桥
中图分类号:TU973 +. 23;U448. 11文献标识码：A文章编号：1673 - 8993(2021 )05 -0030 -05 doi ： 10. 13402/j. gcjs. 2021. 05. 065
Design on pedestrian suspension bridge of urban landscape space cable plane
Y EJian, LIU Zhaohui
(Power China ZhongNan Engineering Corporation Limited .Changsha 4\00\4 y Hunan y China)
Abstract: In order to solve the problem of narrow space at the bridge location and to meet the requirements of navigation clearance under the bridge, in this article lukou pedestrian suspension bridge in Zhuzhou County is taken as an example. A three-dimensional space cable plane is formed by using the technology of outward inclined portal bridge tower and inclined front cable saddle. The results show that, the adopted bridge tower and cable saddle structure are not only conducive to the lateral stability of the bridge,but has beautiful appearance；the prestressed rock anchor is used in the narrow space at the bridge head, which solves the problem of anchor layout and effectively saves the construction cost;the cable is used in the confined space at the bridge head. The cable is made of steel wire rope materials, which is convenient for construction and maintenance. This article can provide references for bridge construction under similar conditions.
Key words：pedestrian suspension bridge；space cable plane；outward inclined；glass bridge
在国家经济从高速度发展转向高质量发展
的背景下，各地对旅游资源的开发力度也逐渐 增加，尤其是人行休闲桥、观光桥、玻璃桥等 项目方兴未艾。该类桥梁的特点是人集中，安全敏感度、景观等要求高。而悬索桥以其跨 度大，造型优美，环境协调性好等优点，成为 大跨景观桥梁的优先选择。国内部分学者对人 行悬索桥开展了相关研究，如：李保俊等[1]对 风载响应的基本特点进行了分析，总结了提高 人行悬索桥抗风性能的几种措施；董伟伟等[2]基于悬连线索单元理论，对空间索面抗风缆索系统精确计算方法进行了探讨；刘科峰等[3_4]对张家界大峡谷玻璃桥的桥塔和缆索系统进行 了总体静力、稳定性和细部结构分析。
株洲县渌口镇旧城区伏波庙附近建筑密集，政府机关、商业金融机构集中分布，随着南岸 沿江风光带的建设，有必要建设一座过江人行 景观桥。本文以渌口人行悬索桥为例，通过改 进缆索支撑结构形式和锚碇形式、简化抗风缆，从而在保证桥梁横向稳定性的同时，克服了桥 头场地狭小、桥下净空不易满足的困难。
收稿日期：2020-07 -07
作者简介：叶剑（1988—），男，工程师，从事市政及公路桥梁设计方面的工作。
2021年第5期叶剑，等：城市景观空间索面人行悬索桥设计31
1工程概况及自然条件
1- 1工程概况
株洲县渌口人行悬索桥在湘江一级支流渌 水河上，位于渌水大桥和渌水二桥之间。桥梁 左岸连接南洲新区沿江风光带，右岸与渌口镇 渌滨东路相接，距下游渌水二桥约0.6 km，距 上游渌水大桥约1km，项目位置如图1所示。
图1项目地理位置
1.2工程自然条件
桥址区属亚热带季风湿润气候区，受季风 强烈影响，四季分明，降雨多集中在春夏两季，5 ~6月为全年最多，多年平均风速为2.3 m/s，夏季多南风和东南风，冬季多北风和西北风。湘江是长江中游南岸重要支流，渌水为湘江一 级支流。该桥位于长沙航电枢纽库区内，受电 站蓄水影响，桥位处渌水100 a—遇洪水回水位 43. 13 m。拟建场地原始地貌属于剥蚀构造低山 地形地貌，第四系覆盖层厚度不大。地面高程为 31. 68 ~41. 90 m，最大相对高差为l〇.38m。场 地内构造简单，地层分布较稳定，基岩产状较 平缓，无不良地质作用及地质灾害情况。根据 勘察钻孔揭露的地层情况，场地地层为圆砾
、强风化砾岩、中风化砾岩。
2主要设计技术参数
桥梁为专用人行桥，人荷载设计标准为
3.5 kN/m2。局部构件计算时均布力一般取值为
4.0 1d W、集中力一般取值为1.5kN；设计风 速按地面以上10 m高度处，100 a重现期的10 min平均最大风速，取值为28 m/s；设计基准 温度为20尤，升降温为±25 T。桥梁采用三跨悬索结构体系，中跨为125 m，边跨为20 m，矢跨比为1/10。桥面总宽为3.5 m，净宽为3 m，竖曲线半径为3 000 m，桥头比两岸道路高 出约1.5m，行人通过台阶上桥。场地区域地 震基本烈度为6度，按提高一级进行抗震措施 设计。桥梁设计洪水频率按100 a—遇，考虑到 上游株洲航电枢纽船闸暂未纳入建设规划，本 桥按桥下不通航设计。主缆安全系数大于等于 2.5，吊索安全系数大于等于3.0，锚碇整体抗 滑及抗倾安全系数大于等于2.0。
3桥型方案的选择
结合桥址实际地形地质情况、桥梁功能及 所在河道通航状况，考虑选择常规的混凝土梁 式桥或柔性悬索桥。混凝土梁式桥桥跨数多，桥墩建造需在水中进行，故施工困难、措施费 用高，不利于行洪，
且梁高较大、桥面高程高，与两岸道路连接困难。柔性悬索桥具有工程造 价较低、工期短、建造方便等优点。综上，选 择柔性悬索桥作为该桥桥型，成桥景观效果如 图2所示。
图2成桥景观效果
4桥梁设计方案
4.1桥梁总体布置
该桥结构形式为三跨两铰柔性悬索桥，跨 径布置为（20 + 125 +20) m，桥梁总长度为165 m。悬索主缆及吊索均为钢丝绳材料，主塔采 用钢筋混凝土主塔，锚碇采用预应力岩锚结构。由H型钢组成的纵横梁焊接成框架，并采用角 钢拉结，其上铺设木塑和玻璃桥面板形成桥面 系。桥梁横断面总宽为3.5 m，其中桥面净宽 为3 m，两侧为0.25 m宽栏杆及吊索区。桥梁 总体布置如图3所示，横断面布置如图4
所示。
32工程走设
第53卷第5期
〇
O
3M 5 mm (不含胶片)厚三层甲酸沸点
~~~「45x 25横向塑木桥面板
60x 40纵向塑木龙骨
25 , 75
,____________150
________,75 , 25
350
U ) —般段桥面系布置；（b )玻璃桥面段桥面系布置
图4
桥梁横断面布置
cm
桥梁屮心
线
2021年第5期
叶剑，等：城市景观空间索面人行悬索桥设计33pet镭射膜
4.2
主要结构设计
(1)索塔。两岸索塔采用外倾式门架形钢 筋混凝土结构，塔高为23 m ，其中上塔柱高约 12 m 。矩形塔肢顺桥向尺寸为2.0 m ，横桥向 尺寸为1.2m 。桥塔外倾所形成的空间索面有 利于桥梁的横向稳定[1<，同时塔型新颖柔美， 能够很好地与两岸景观相协调。桥塔采用承台 桩基础，桩基采用4根01.2 m 钻孔灌注桩, 其类型为嵌岩桩，承台高度为1.8m ，桩长L 为 8 ~ 12 m 。索塔布置如图5所示。
图5外倾式索塔结构
cm
(2)
锚碇。左右岸锚碇采用预应力锚索抵
抗主缆拉力。张拉预应力锚索锚固于锚碇前锚 点[5]；当主缆散索后，其锚固于锚碇混凝土后 锚点，主缆与锚索之间的不平衡力是由锚碇基 底摩擦力和接触反力造成。锚碇总体轮廓尺寸 为 4.7m x 6.0m x 8_0m (高 x 长 x 宽），锚固 面厚为1. 8 m ，底面厚为1. 2 m 。锚碇及主缆锚 固系统构造如图6所示，锚固面布置8根预应 力锚索，单根锚索长为20 m ，与水平面夹角为 35°，锁定张拉力为1 000 kN 。
(3)
主缆及索鞍。主跨主缆计算跨径为
125 m ，垂跨比为1/12. 5。主缆采用048 mm钽酸锂晶片
图6锚碇及主缆锚固系统构造
an
(8x l 9W + IWR 类）的镀锌钢丝绳，其公称抗 拉强度为1 870 MPa , 1根主缆由7股钢丝绳组 成，其排布如图7所示。主缆为空间索面，索 塔理论交点处主缆中心距为9. 9 m ，跨中处主 缆中心距为4.3 m 。采用散索箍将两岸锚跨处 的主缆散开后，在各索股端头安装热铸锚具， 再通过锚固拉杆传力至锚碇。因索塔采用外倾 式塔柱，主缆为空间索面，若平置塔顶索鞍将 在塔内产生很大的弯矩，因此采用正鞍斜置的 方式来改善索鞍的受力条件。塔顶辊轴式索鞍 构造如图8所示，辊轴式鞍座由鞍槽、肋板、 承压板、上压板和底板组成。
1/1-1
图8主索鞍正鞍斜置
(4)
推杆炉索夹及吊索。主缆通过索夹与吊索相
34
工程走设
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连，其中索夹采用左右对合型结构，左右铸钢 夹板通过普通螺栓相连并夹紧于主缆上。吊索 与索夹以及主梁均采用销接式，每侧吊点设1 根吊索。吊索上端锚头采用叉耳销接式热铸锚， 下端锚头采用双螺杆式热铸锚，其中螺杆用以 消除制造、下料和架设引起的吊索长度误差。 吊索顺桥基本间距为4 m ，吊索采用026 mm (6x 19 W + IWR 类）的镀锌钢丝绳，其公称抗 拉强度为1 770 MPa 。
(5)
抗风缆。为提高桥梁运营期的抗风稳 定性，保证桥梁结构的安全性，改善行人舒适 度，该桥设置斜拉式抗风缆[6_7]。根据振型分 析结果，抗风缆对称布置于主跨两个四分点的 横梁位置，全桥共设置4根抗风缆，抗风缆采 用036 mm (6x l 9 W + IWR 类）的镀锌钢丝绳， 其公称抗拉强度为1 T 70 MPa ，初始张拉力为70
kN 平面内与桥轴线夹角约为35°。为适应地形， 抗风缆左岸采用锚桩锚固，右岸下游采用锚杆 锚固，上游采用锚桩锚固，锚杆、锚桩端采用
U 型螺杆式热铸锚。
(6)
加劲梁及桥面系。加劲梁为三跨简支 (铰接）体系，由两根HN 400 x 200 x 13热轧H 型钢纵梁组成，纵桥向每隔4 m 设1道HN 400
x 200x l 3热轧H 型钢横梁，纵、横梁间设置 L 70x 8角钢上平联，组成平面桁架。玻璃桥面 段增设两道HM 250 x 175 x 11热轧H 型钢次纵 梁。主梁在桥塔处设置横向限位挡块、纵桥向 和竖向的限位支座，桥台处设置横向限位挡块。 桥面仅在跨中对称设置长为12 m 、宽为1.5 m 的玻璃桥面段[8]，其余部分均采用8 cm 厚现浇 混凝土板上铺木塑桥面板的形式。玻璃桥采用 三层均质钢化夹胶玻璃，每层玻璃厚度为15
mm ，层间夹胶厚度为0.76 mm 。
5结语
本文提出一种适应性强、横向稳定性好、
景观效果优的中等跨径人行悬索桥结构形式。 其主要优势：1)采用外倾式索塔和正鞍斜置构 造，并且根据地形条件灵活布置斜拉式抗风缆， 解决了小宽跨比柔性悬索桥的横向稳定问题； 2)钢丝绳主缆、吊索造价低廉、架设方便、防 腐处理性能好、耐久性能好；3)焊接型钢加劲 梁改善了传统“纵横梁”体系抗风稳定性问题，
解决了窄幅悬索桥主梁选型问题；4)采用预应 力岩锚体系符合深切河谷地形、地质条件下的 悬索桥锚碇特点。本文结果可为同类桥梁提供 设计参考。
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