210 m跨景區(qū)人行索橋設(shè)計

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

湖北襄陽市保康縣九路寨景區(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(fēng)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(yù)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(fēng)纜索系統(tǒng)。抗風(fēng)纜兩側(cè)拉索的初張力應(yīng)大于橋梁設(shè)計的橫向風(fēng)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。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。跨中依靠索夾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(yù)應(yīng)力巖錨通過交換梁錨固在兩岸山體巖石內(nèi)。預(yù)應(yīng)力錨索安全系數(shù)K=3.20。全橋共有16根預(yù)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(yù)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(dǎo)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(fēng)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。縱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。縱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(yù)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(fēng)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(fēng)索系統(tǒng)

抗風(fēng)索主纜由環(huán)氧填充鋼絞線組成，每岸通過兩根預(yù)應(yīng)力巖錨索組成的交換梁錨固于兩岸山坡巖體內(nèi)。抗風(fēng)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(fēng)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(fēng)索拉索的初張力大于懸索橋橫向承受的風(fēng)速為16 m/s時的風(fēng)力。確保懸索橋在給定風(fēng)速下橫向風(fēng)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(fēng)纜索系統(tǒng)。抗風(fēng)纜兩側(cè)拉索的初張力應(yīng)大于橋梁設(shè)計的橫向風(fēng)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(yù)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(yù)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。