210 m跨景區(qū)人行索橋設計

劉鐘仁，程懋芳

（江西同濟設計集團股份有限公司，江西 南昌 330000）

1 概述

湖北襄陽市?？悼h九路寨景區(qū)人行索橋是一座景觀人行橋，跨越霸王河，橋面至河谷高程為220 m，具有景區(qū)人行通行、蹦極功能。

根據地形及景觀要求，采用空間索面一跨210 m地錨式懸索橋，橋梁全長298 m，橋面寬為1.8 m（含欄桿）。采用外斜式吊桿和鋼筋混凝土橋面板。專門在懸索橋兩側設置了抗風纜索系統(tǒng)。主索選用環(huán)氧涂層填充型鋼絞線，每根主索的兩端由預應力巖錨通過交換梁錨固在兩岸山體巖石內。吊桿采用單根環(huán)氧填充鋼絞線做吊桿。索塔柱采用兩根鋼管混凝土柱，管內灌C40混凝土。橋型圖如圖1所示。

2 結構體系

懸索橋主索與索塔頂固結，索塔底部為杯口基礎，視為鉸接。該橋人行道凈寬1.5 m，橋跨210 m，懸索橋橋面寬度與跨度比為1/140，主索垂度22.0 m，主索垂跨比為1/9.545，橋面到河谷底高約220 m。為確保懸索橋的橫向穩(wěn)定，選用了外斜式吊桿和重力剛度大、耐久好的鋼筋混凝土橋面板。專門在懸索橋兩側設置了抗風纜索系統(tǒng)?？癸L纜兩側拉索的初張力應大于橋梁設計的橫向風力。

圖 1 ?？稻怕氛皡^(qū)人行索橋橋型圖（單位：cm）

3 主索設計

主索成橋后的垂度22.0 m，垂跨比1/9.545。空纜時的垂度20.815 m，垂跨比1/10.103。

全橋恒載q恒=10kN/m，人群荷載q人=5.25kN/m。全橋共兩根主索，每根主索選用環(huán)氧涂層填充型鋼絞線，鋼絞線外包有一層橘紅色PE保護套，主索在工地組裝成長六角形?？缰幸揽克鲓A和索夾之間的不銹鋼套箍夾緊固定成型，背索依靠間距約2 m的不銹鋼套箍夾緊固定成型。主索安全系數K=2.78。環(huán)氧填充鋼絞線彈性模量為195 GPa。

4 錨碇設計

錨碇的位置是根據地形、考慮背索受力因素選定。每根主索的兩端各由四根預應力巖錨通過交換梁錨固在兩岸山體巖石內。預應力錨索安全系數K=3.20。全橋共有16根預應力錨索。

山體巖石按較軟巖考慮，巖石單軸飽和抗壓強度值為 15～30 MPa。

錨索選用壓力分散型無黏結預應力錨索。每根錨索的鉆孔直徑為180 mm，采用14根直徑為15.24 mm的高強低松弛無黏結環(huán)氧填充鋼絞線集束，孔深26 m，其中錨固長度為10 m，自由長度為16 m。正式施工前每岸錨索處至少應有一個地質鉆孔資料作為修正錨索設計的依據，或者根據實際鉆孔所出巖芯，判斷地質資料完善錨索設計。

為確保錨索的絕對可靠、萬無一失，設計要求每根錨索都必須做設計拉力的抗拔試驗，滿足設計要求方可使用。

所有錨索端部的防腐、封錨都應該在廠家指導下進行，每個封錨錨頭都必須設置檢查井，檢查井底部應有排水孔，保持井內干燥，并設井蓋，以便隨時檢查、維護。

5 索夾與主索連接的設計

索夾直接夾在環(huán)氧填充鋼絞線外面的PE防護套上。索夾由上下兩部分組成，索夾內襯墊橡膠薄片，用螺栓夾緊連接，吊桿在索夾處產生的下滑力由另外單獨分段設置的上下兩根鍍鋅鋼筋牽引拉桿傳至索鞍處。不允許在索夾處，把主索的PE套和環(huán)氧填充料剝除靠索夾主索鋼絲束防止吊桿下滑。正式施工前應按設計條件做索夾與主索摩擦阻力試驗，以提供在保證主索外層PE套不被夾緊損壞的夾緊力供操作使用。

6 吊桿設計

吊桿間距為3 m，每根吊桿承受的拉力為25.7 kN，選用單根環(huán)氧填充鋼絞線做吊桿，外加橘紅色PE套保護，吊桿安全系數甚大，主要是防腐可靠而選用。鋼絞線與主索上的索夾和橫梁兩端的U形吊環(huán)連接，U形吊環(huán)上有絲口，可適當調節(jié)吊桿長度。

7 索塔的基礎和塔柱設計

索塔柱采用兩根鋼管混凝土柱，鋼管采用Q235鋼，管內灌C40混凝土，塔柱橫向中到中距離7.0 m，頂部、中部和底部各設一現澆的鋼筋混凝土蓋梁和系梁。

每根塔柱高29.3 m。柱頂與主纜固結，柱底設杯口基礎，使用階段視為鉸接，施工階段的前期柱底與基礎為固結。柱的長細比λ=146.5，按《公路鋼管混凝土拱橋設計規(guī)范》（JTG/T D65-06—2015）驗算，索塔柱承載力滿足要求。

鋼管混凝土柱外面用細石混凝土外包防腐，混凝土內有焊接在鋼管外壁上的鋼筋網片和混凝土防裂的聚丙稀腈纖維。

索塔的杯口基礎置于可靠的基巖上，基底是個臺階形實體基礎，基底應力有較大富余。為增加穩(wěn)定性，基巖面設有鉆孔錨固φ28鋼筋，鋼筋錨孔深度為1.0 m，鋼筋間距為1.0 m×1.0 m。

8 主梁和人行道板設計

主梁包括橫梁和縱梁，橫梁間距為3.0 m，為雙肢槽鋼，肢背間距為6.0 cm，槽鋼長度為2.2 m，兩端設有φ60 mm鋼軸作為吊桿的吊點和橫向纜風拉索的轉向點。全橋共有端橫梁2根、中橫梁69根。

縱梁是一個由2根邊槽鋼和10根短角鋼腹桿組成的寬1.4 m、長2.756 m、高0.25 m的上下兩層空間桁架鋼桁梁。全橋共有縱梁70根?？v梁和橫梁在工廠加工制作，并在工廠熱鍍鋅缸內進行正規(guī)的熱鍍鋅處理，處理厚度不小于90 μm?？v梁通過橫梁上伸出的加勁肋板，以不銹鋼螺栓連接。

人行道板為預制的C40鋼筋混凝土板，板之間有2.5 cm的縫隙，每塊板設置四個透風孔，直徑為6 cm。

人行道板用不銹鋼螺栓與橫梁在工地打孔安裝連接。為了使螺栓孔位對準易于安裝螺栓，實際操作時橫梁上的螺栓孔是根據安裝好的人行道板，按人行道板上的實際孔位鉆孔后再安裝螺栓。

該橋在跨中設有12 m長的透明玻璃橋面。

9 抗風索系統(tǒng)

抗風索主纜由環(huán)氧填充鋼絞線組成，每岸通過兩根預應力巖錨索組成的交換梁錨固于兩岸山坡巖體內?？癸L索的拉索選用φ16鋼芯鍍鋅鋼絲繩，A類鍍鋅標準。拉索通過抗風主纜和主梁上的轉向滑輪形成受力的、大小不等的三角形從兩側繃緊主橋，抗風索拉索的初張力大于懸索橋橫向承受的風速為16 m/s時的風力。確保懸索橋在給定風速下橫向風力作用時的穩(wěn)定。

10 結構防腐

橋梁主索的防腐主要依靠產品自身防腐體系，工地不允許破壞后再二次防護。所有鋼結構必須進行熱鍍鋅處理，不考慮工地常規(guī)的除銹刷漆防腐和工地電焊。經過熱鍍鋅處理的鋼結構在運輸安裝過程中要防止碰損。到工地后用不銹鋼螺栓打孔安裝，每個螺栓兩個螺帽加墊片。橋索塔的鋼管混凝土柱用外包細石混凝土防腐，不做噴砂、除銹、噴鋅、噴鋁、涂漆的防腐。

11 結語

湖北?？悼h九路寨景區(qū)人行索橋具有景區(qū)人行通行、蹦極功能。根據地形及景觀要求，采用空間索面一跨210 m地錨式懸索橋，橋梁全長298 m，橋面寬為1.8 m（含欄桿）。懸索橋主索與索塔頂固結，索塔底部為杯口基礎，視為鉸接。為確保懸索橋的橫向穩(wěn)定，選用了外斜式吊桿和重力剛度大、耐久好的鋼筋混凝土橋面板。專門在懸索橋兩側設置了抗風纜索系統(tǒng)?？癸L纜兩側拉索的初張力應大于橋梁設計的橫向風力。主索選用環(huán)氧涂層填充型鋼絞線，每根主索的兩端由預應力巖錨通過交換梁錨固在兩岸山體巖石內。吊桿采用單根環(huán)氧填充鋼絞線做吊桿。索塔柱采用兩根鋼管混凝土柱，管內灌C40混凝土。

湖北保康縣九路寨景區(qū)人行索橋已于2017年10月建成投入使用，達到了預期目標。大橋主纜、加勁梁線形符合要求，橋塔塔頂位置準確，全橋具有良好的結構強度、剛度，人行在橋上感覺震動很小，舒適性良好。全橋取得很好的技術、經濟和社會效益，為所在山區(qū)脫貧攻堅做出了貢獻。