汾河上游人行懸索橋概念設(shè)計★

張東昕 耿少波 高安琪 李淑賢 劉遂健 賈文文

(中北大學理學院，山西 太原 030051)

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汾河上游人行懸索橋概念設(shè)計★

張東昕 耿少波 高安琪 李淑賢 劉遂健 賈文文

(中北大學理學院，山西 太原 030051)

通過調(diào)研太原市新蘭路漫水河橋的破損情況與通行情況，提出采用人車分流的方法進行此地區(qū)人行懸索橋的設(shè)計，并闡述了懸索橋的選址原則，從而達到人員安全通行的目的。

人行懸索橋,漫水橋，概念設(shè)計，安全性

1 概述

新蘭路漫水河橋位于山西省太原市尖草坪區(qū)中北大學往南約100 m，跨越汾河，修建于1964年，經(jīng)過了50余年的風吹日曬，現(xiàn)多處橋面板出現(xiàn)裂縫，部分橋墩傾斜破損已成危橋，并且橋兩邊的護欄低矮，嚴重低于規(guī)范要求的1.1 m，行人行走在橋上易墜。由于該橋?qū)拑H為4.5 m，僅限兩輛車勉強并排通過，并且未將人行道、非機動車道與車行道進行明確的劃分，人車混亂也增加了許多未知的安全隱患。

此橋每年均會發(fā)生數(shù)例大小事故，近些年太原市交警支隊與太原市政橋梁所經(jīng)常設(shè)立警告、提醒標示。同時，這座橋連接著汾河兩岸的交通，河兩邊有中北大學、山西新華電腦學校、山西省職工工藝美術(shù)學院、山西省工業(yè)造型技工學校、山西省城鄉(xiāng)建設(shè)學校等學校，竇大夫祠、千佛洞、傅山公園、二龍山、趙戴文祠等著名景點，土堂村、上蘭村等村莊以及一些商業(yè)店鋪。每到開學、放假，來自四面八方的人聚集到此地，所有的交通都維系于這座小小的橋，不僅擁擠還常有事故發(fā)生。

2 調(diào)研準備

2.1 現(xiàn)有狀況

現(xiàn)在此汾河段上搭建有一座漫水橋，橋長105 m，橋?qū)?.5 m，左右兩側(cè)有護欄約40 cm。每日附近村莊村民和學校的學生途經(jīng)此橋，還有大量的摩托車、私家車以及中小型貨車經(jīng)過，常常出現(xiàn)人車并行的情況，橋面狹窄，護欄低矮，破損嚴重以致危險極易發(fā)生，故亟待修建一座其他橋型以分解該橋流量，以滿足安全通行之需。

2.2 漫水橋流量統(tǒng)計

每天通行流量基本可歸類總結(jié)為行人、摩托、私家車和貨車。流量統(tǒng)計時間從每天8點～20點(晚間流量極低故忽略不計其影響)，每15 min為一間隔，嚴密監(jiān)視流量變化，并隨機對過路行人、車輛進行調(diào)查，對統(tǒng)計數(shù)據(jù)整理分析流量分布情況，得出途經(jīng)此橋的行人，摩托(含電動)和私家轎車各占總數(shù)的將近1/3，行人通行量最大，電動車數(shù)量次之，偶有貨車經(jīng)過，在此基礎(chǔ)上再經(jīng)過隨機對話調(diào)查，得知因橋梁存在嚴重的安全隱患遂人員通行小心謹慎同時也希望能夠有其他途徑通行此地。

3 橋梁設(shè)計

3.1 新建橋型確定

由于學校、村莊眾多，尤其該地區(qū)景點游覽需要，結(jié)合太原市汾河上游多種橋型跨越(見表1)，卻沒有懸索橋的實際，我們決定在竇大夫祠以西跨汾河畔設(shè)計一座人行懸索橋，不僅可以豐富汾河上橋梁結(jié)構(gòu)類型，解決人車共道、交通擁擠帶來的安全問題，經(jīng)濟環(huán)保，另一方面豐富景區(qū)區(qū)域的景點建設(shè)，為將來橋梁興建提供必要的技術(shù)和設(shè)計儲備。

表1 太原市跨越汾河主要橋梁情況 m

3.2 懸索橋選址

橋址選擇調(diào)研是進行橋梁合理規(guī)劃、設(shè)計和施工的基礎(chǔ)，其主要目的是從經(jīng)濟和技術(shù)的角度上來選擇和確定最經(jīng)濟合理的橋址，這項工作的主要內(nèi)容為技術(shù)調(diào)研部分。為準確測量河寬以確定橋長，我們使用全站儀每隔5 m測量一次，最終綜合測量結(jié)果繪制成圖。

因原有橋梁行人通行量大，對漫水橋極為依賴，若新建橋梁離原址太遠，未免人們會選擇冒險通行原有舊橋，所以綜合考慮附近學校學生和村民商戶的通行以及生活所需，新橋址選擇在中北大學一道門到山西新華電腦學校處，此處位于原有舊橋和竇大夫祠中間，既可滿足學生以及村民通行(經(jīng)調(diào)查，附近村民多在中北大學食品一條街及上蘭村工作)，又可提供游客游覽所需，此處汾河水流輕緩，河底均為鵝卵石，無淤泥，相較原漫水橋下河床分布復(fù)雜，水深且河底均為淤泥，新址選擇為最佳。

3.3 橋梁概念設(shè)計

該橋型選為單跨人行懸索橋。

單跨人行懸索橋采用橋墩支承邊跨更為經(jīng)濟，避免道路的接線受到限制，使得平面曲線布置不得不進入橋梁邊跨的情況。單跨人行懸索橋就其結(jié)構(gòu)特性而言，由于邊跨主纜垂度小，主纜長度相對較短，對中跨荷載變形控制更為有利。

太原，一座兩千多年歷史的龍城寶地，孕育了古老而蒼穹的文化，在此橋設(shè)計中，以“人”字形的索塔一方面表現(xiàn)出太原文化的源遠流長和溫文爾雅，寓意創(chuàng)新進取的精神直指云霄；另一重要方面，當今城市建設(shè)更加注重以人為本，人與大自然和諧相處，橋梁選址處位于太原市北郊，是市區(qū)和林區(qū)的中間地帶，有中北大學、竇大夫祠等歷史文化建筑，人文氣息濃厚，以此更能突顯出“以人為本”的中心設(shè)計理念，兩個橋塔隔河相立，鋼索相連，看似獨立卻又不可分離，寓意太原定將肩扛改革轉(zhuǎn)型發(fā)展重擔，但又會與人民一起通力合作，共謀發(fā)展大計。

考慮到人流量、美觀性、結(jié)構(gòu)的安全性與耐用性等多方面的因素，將橋面寬度設(shè)計為2.5 m，橋長設(shè)計為110 m。對于兩邊的錨固以及索塔的設(shè)計，通過研究了許多同類型懸索橋的設(shè)計方案，繼而與當?shù)氐匦?、地貌、土質(zhì)情況相結(jié)合，最后選定了設(shè)計方案。對于橋面板的設(shè)計，我們選用鋼結(jié)構(gòu)做橋板的主要框架，再在鋼結(jié)構(gòu)上鋪設(shè)木板供行人通過。在橋梁的原有基礎(chǔ)上更加突出人與自然和諧相處的主旨與用意。木板這樣的天然材料，配上汾河自然風光，使得此地景色更加宜人。另一方面，鑒于此橋為景觀人行懸索橋，在突出景觀要求的同時，又必須注重行人安全，突出以人為本的設(shè)計宗旨，進一步研究了兩側(cè)欄桿的設(shè)計與選用，欄桿高設(shè)計為1.1 m，考慮到附近村莊小孩較多，欄桿之間間距設(shè)計為10 cm，在橋梁兩側(cè)安置必要的救生設(shè)施，方便行人一旦出現(xiàn)意外及時展開自救與他救，真正意義上實現(xiàn)服務(wù)于當?shù)孛癖姷慕ㄔ炷康摹?/p>

4 結(jié)論與展望

在太原北郊地區(qū)設(shè)計一座懸索橋為中北大學的學生及周圍的村民游客提供了方便，在設(shè)計的最后階段通過對橋梁進行精細化研究，對初步設(shè)計方案做了一些改善。這樣設(shè)計既為人們提供了方便，又在很大程度上節(jié)約了材料，并增加了原有漫水橋所未具有的美學價值。恰到好處的滿足了當?shù)孛癖姷纳詈途駥徝郎系男枨?，緊密貼合本地區(qū)濃重的人文氛圍，為人民群眾的生活提供了一個更加宜居的場所，響應(yīng)了“以人為本”的發(fā)展理念，切實的解決了原有漫水橋不安全、不滿足交通流量、不環(huán)保的幾大重要缺點，符合調(diào)查中附近村民的想法，也將為太原市汾河上的橋梁興建做出設(shè)計和技術(shù)儲備。

[1] CJJ 11—2011，城市橋梁設(shè)計規(guī)范[S].

[2] JTG D60—2015，公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范[S].

[3] JTG/T D65—05—2015，公路懸索橋設(shè)計規(guī)范[S].

[4] CJJ 166—2011，城市橋梁抗震規(guī)范設(shè)計[S].

[5] 陳 寧.意大利佩斯卡拉大跨度人行斜拉橋的概念設(shè)計與實現(xiàn)[J].世界橋梁，2011(5)：45-47.

[6] 盛 勇.世博“花”橋的概念設(shè)計與研究[J].上海公路，2004(2)：63-65.

On conceptual design for pedestrian suspension cable in upstream of Fen River★

Zhang Dongxin Geng Shaobo Gao Anqi Li Shuxian Liu Suijian Jia Wenwen

(CollegeofScience,NorthUniversityofChina,Taiyuan030051,China)

According to the survey at the damages of submersible bridge along Xinlan Road in Taiyuan City, the paper adopts the division of the pedestrians and vehicles, designs the pedestrian suspension cable, and illustrates the principle for choosing its address, so as to ensure the safe traffic of pedestrians.

pedestrian suspension bridge, submersible bridge, conceptual design, safety

1009-6825(2016)20-0155-02

2016-05-08★:中北大學理學院大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目(項目編號：20150820)

張東昕(1995- )，男，在讀本科生； 耿少波(1982- )，男，博士，講師； 高安琪(1996- )，女，在讀本科生；

U448.25

A

李淑賢(1994- )，女，在讀本科生； 劉遂健(1993- )，男，在讀本科生； 賈文文(1993- )，男，在讀本科生