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        210 m跨景區(qū)人行索橋設(shè)計

        2018-12-27 06:05:40劉鐘仁程懋芳
        城市道橋與防洪 2018年12期
        關(guān)鍵詞:混凝土

        劉鐘仁,程懋芳

        (江西同濟設(shè)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(jù)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(cè)設(shè)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(yīng)力巖錨通過交換梁錨固在兩岸山體巖石內(nèi)。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(nèi)灌C40混凝土。橋型圖如圖1所示。

        2 結(jié)構(gòu)體系

        懸索橋主索與索塔頂固結(jié),索塔底部為杯口基礎(chǔ),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(cè)設(shè)置了抗風纜索系統(tǒng)??癸L纜兩側(cè)拉索的初張力應(yīng)大于橋梁設(shè)計的橫向風力。

        圖 1 保康九路寨景區(qū)人行索橋橋型圖(單位:cm)

        3 主索設(shè)計

        主索成橋后的垂度22.0 m,垂跨比1/9.545??绽|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(shù)K=2.78。環(huán)氧填充鋼絞線彈性模量為195 GPa。

        4 錨碇設(shè)計

        錨碇的位置是根據(jù)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(yīng)力巖錨通過交換梁錨固在兩岸山體巖石內(nèi)。預應(yīng)力錨索安全系數(shù)K=3.20。全橋共有16根預應(yīng)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(jié)預應(yīng)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(jié)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(yīng)有一個地質(zhì)鉆孔資料作為修正錨索設(shè)計的依據(jù),或者根據(jù)實際鉆孔所出巖芯,判斷地質(zhì)資料完善錨索設(shè)計。

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

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

        5 索夾與主索連接的設(shè)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(nèi)襯墊橡膠薄片,用螺栓夾緊連接,吊桿在索夾處產(chǎn)生的下滑力由另外單獨分段設(shè)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(yīng)按設(shè)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(shè)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(shù)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(diào)節(jié)吊桿長度。

        7 索塔的基礎(chǔ)和塔柱設(shè)計

        索塔柱采用兩根鋼管混凝土柱,鋼管采用Q235鋼,管內(nèi)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(shè)一現(xiàn)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(jié),柱底設(shè)杯口基礎(chǔ),使用階段視為鉸接,施工階段的前期柱底與基礎(chǔ)為固結(jié)。柱的長細比λ=146.5,按《公路鋼管混凝土拱橋設(shè)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(nèi)有焊接在鋼管外壁上的鋼筋網(wǎng)片和混凝土防裂的聚丙稀腈纖維。

        索塔的杯口基礎(chǔ)置于可靠的基巖上,基底是個臺階形實體基礎(chǔ),基底應(yīng)力有較大富余。為增加穩(wěn)定性,基巖面設(shè)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(shè)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(shè)有φ60 mm鋼軸作為吊桿的吊點和橫向纜風拉索的轉(zhuǎn)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(nèi)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(shè)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(jù)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(shè)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(yīng)力巖錨索組成的交換梁錨固于兩岸山坡巖體內(nèi)??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(zhuǎn)向滑輪形成受力的、大小不等的三角形從兩側(cè)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(jié)構(gòu)防腐

        橋梁主索的防腐主要依靠產(chǎn)品自身防腐體系,工地不允許破壞后再二次防護。所有鋼結(jié)構(gòu)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(jīng)過熱鍍鋅處理的鋼結(jié)構(gòu)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(jié)語

        湖北保康縣九路寨景區(qū)人行索橋具有景區(qū)人行通行、蹦極功能。根據(jù)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(jié),索塔底部為杯口基礎(chǔ),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(cè)設(shè)置了抗風纜索系統(tǒng)??癸L纜兩側(cè)拉索的初張力應(yīng)大于橋梁設(shè)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(yīng)力巖錨通過交換梁錨固在兩岸山體巖石內(nèi)。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(nèi)灌C40混凝土。

        湖北??悼h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(jié)構(gòu)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(shù)、經(jīng)濟和社會效益,為所在山區(qū)脫貧攻堅做出了貢獻。

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