某水库库区人行吊桥设计实践 ２００９年第４期总第１６９期 某水库库区人行吊桥设计实践 李小榜 万军 贺东平 汤永福 （中国水电工程顾问集团昆明勘测设计研究院，云南昆明６５００４１） 摘要：本文从某水库库区人行吊桥的设计入手．介绍人行吊桥在设计过程中遇到的问题及其处理方法 提出一些看法和体会。 关键词：人行吊桥；抗风稳定性；设计 Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ Ｂｒｉｄｇｅ ｉｎ Ｏｎｅ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ Ａｒｅａ Ｂｙ ＬｉＸｉａｏｂａｎｇ，Ｗａｎ Ｊｕｎ，Ｈｅ Ｄｏｎｇｐｉｎｇ，ａｎｄ Ｔａｎｇ Ｙｏｎｇｆｕ （Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｈｙｄｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ，Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｉｎａ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ，Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｙｕｎｎａｎ ６５００４１） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｂｒｉｄｇｅ ｉｎ ｏｎｅ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ａｒｅａ ｆｏｒ ｉｎｓｔａｎｃｅ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｂｒｉｄｇｅ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｓｏｍｅ ｖｉｅｗｓ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：Ｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ Ｂｒｉｄｇｅ；Ｗｉｎｄ－ｒｅｓｉｓｔｉｎｇ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；Ｄｅｓｉｇｎ ０引言 人行吊桥是一种非永久性桥梁，以其跨越能力强， 雨日多、湿度大的地区，冬季较长，霜雪凌冻较重， 夏季不明显。 构造简单，造型美观，造价低等特点而广泛应用于山 区及景点，是交通不便，经济基础薄弱的山区较理想 的选择桥型。 人行吊桥区属中等切割中山峡谷地貌，河谷狭窄， 两岸陡峭，基岩裸露，河谷呈“Ｖ”型。桥基地层为三 迭系下统飞仙关组上段（Ｔ。ｆｂ）紫红～灰紫色粉细砂岩 夹泥质岩。受区域构造控制，工程区岩层倾角较缓， 为一较稳定的单斜构造。人行吊桥区５Ｏ年超越概率１ ０％的地震动峰值水平加速度为０．０５ｇ，地震动反映谱 １工程概况 某水库建成后库区回水长度约２０ｋｍ，为满足库区 两岸居民交通需要，需修建４座人行吊桥。限于篇幅， 本文着重就１ 桥进行论述。ｌ 人行吊桥主跨２１８．５ｍ， 特征周期值为０．３５ｓ，相应地震基本烈度为Ⅵ度。 桥面长度１９８．０ｍ，宽度３．０ｍ，使用荷载３ｔ，见图１。 人行吊桥区属温带季风气候区，属于低纬度、高 海拔、受季风控制和弧型台阶地形影响的季风高原性 ２工程设计 ２．１总体布置 根据桥址区地形地质条件，必须采用单跨跨越水 气候，其主要特点是夏无酷暑，冬无严寒，无明显的 四季之分；干湿季节分明，干季降水稀少，旱情普遍， 库，经过勘察分析，最终选择桥梁跨度为２１８．５ｍ。由 图２主索拉力与垂跨比关系曲线可知主索垂跨比是吊 雨季降水集中，多洪涝灾害。全年气温不高，多年平 均气温１１．４＂Ｃ，最高气温３４．８￣Ｃ，最低气温－ｌ１．４￣Ｃ。 年降水量在７００ｍｍ－１４００ｍｍ之间，干湿季分明，湿 桥设计的重要参数。垂跨比小，索的拉力大，素截面 收稿日期：２００９年１Ｏ月２０日 作者简介：李小榜，中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院勘察分 院，主要从事岩土工程设计和施工工作。 季（５月～１Ｏ月）降水占全年降水总量的８２％，干季 （１１月～４月）占１８％。本流域为云雾多、日照少、 １６ ＹｕｎｎａｎＷａｔｅｒｐｏｗｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ２０００年第４期总第１６９期 云南水电技术 和锚锭都较大，但塔高较低，整体刚性好；反之，素 当增加刚度的原则，ｌ 人行吊桥垂跨比采用１／１４．６。 的拉力小，但塔高增加，整体刚度下降。对于大跨度 成桥后桥面距离正常蓄水位１ ０．４ｍ。 吊桥垂跨比常采用ｌ／９～１／１２。按照保证桥梁安全、适 图ｉ Ｉ 人行吊桥立面布置图 １ 人行吊桥单跨跨度为２１８．５ｍ，桥面有效宽度仅 ｒ— —＿＿１ 为２．８ｍ，宽跨比为１／７８，与规范要求不小于１／３０差 距很大。并且做刚性吊桥的费用较大。如此大跨度的 柔性吊桥，省内无可借鉴的工程经验。因而，桥面窄、 跨度大、柔性大是ｌ 人行吊桥设计的最大难点。并且 桥位处地形陡峻，施工条件差。通过开挖探坑，发现 桥位处地质情况较差，故采用重力式锚锭是本桥的优 选方案。 针对以上难题，设计人员积极吸取国内外的经验 教训，尤其是针对柔性太大的问题，通过加设抗风绳、 设置５号角钢风构、加设加强拉索等措施，大大增加 了桥梁的整体抗风性能，并通过计算，采取限制过桥 条件来达到人畜安全通过的目的。 图３索塔正面图 ２．２力学分析 由于本桥为柔性吊桥，桥面系刚度甚小，恒载及 活载作用时，不考虑桥面系与主索共同作用。所有荷 载均由桥梁的两根主索承担。桥面系仅承受局部荷载， 按局部受力杆件设计。桥梁荷载通过人行道板传递给 桥面系纵梁。纵梁再传递给其支承的横梁，横梁通过 竖向吊杆传递给主素，主素通过两主塔上的索鞍再与 锚锭室套筒相连接，将荷载外力传递给锚锭。 ２．２．１计算方法 图２主索拉力与垂跨比关系曲线 （１）主索恒载、活载、温度等内力和挠度采用柔性 吊桥弹性理论计算。 （２）主索空缆线形采用抛物线法计算。 ２．２．２分析验算结果 主缆：按照 公路桥梁通用设计规范 （ＪＴＧ Ｄ６０ Ｙｕｎｎａｎ Ｗａｔｅｒｐｏｗｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ １７ 某水库库区人行吊桥设 —２００９年第４期总第１６９ ２００４）荷载基本组合，主跨按桥梁水平长度分摊为 强抗风稳定性的目的。因而，１ 桥设置呈空间线型的 ７６５．３ｋｇ／ｍ，故主缆在基本荷载状态下的水平张力为 ２９６．７ｔ，最大轴向张力为３０７．７ｔ。主缆的总破断拉力为 ｌ０４８ｔ，故主缆在基本荷载状态作用下的安全系数为 ３．４１。 网状风缆，在跨中点最高，两端点最低，其与水平面 成３０。夹角。风缆主绳采用，￣３０ｍｍ麻芯钢丝绳，拉绳 采用 ｌ６ｍｌＴｌ麻芯钢丝绳。 ２．３．４桥面结构系及栏杆 锚锭：单个锚锭受到的来自主缆的最大水平力为 ３０７．７ｔ，左岸锚锭自重３６２ｔ，根据地层物理力学性能 由于本工程为人行吊桥，荷载相对较小，经验算 纵横及桥面板均能满足强度和变形要求，但是桥面系 构件的连接是最棘手的问题，因为以后桥面系安装为 高空作业，设计方法稍有不当，将会造成施工效率低 指标，计算得抗滑移稳定安全系数为４．３８，抗倾覆稳 定安全系数为２．６，最大基底应力为１４６．６ｋＰａ，最小基 底应力为１１８．２ｋＰａ；右岸锚锭自重４６１ｔ，根据地层物 理力学性能指标，计算得抗滑移稳定安全系数为３．１， 抗倾覆稳定安全系数为３．８，最大基底应力为 １ ３９．１ ｋＰａ，最小基底应力为９２．９ｋＰａ； ２．３设计要点 ２．３．１主索 主索是吊桥的主要承重构件，其安全性是吊桥安 全的保证。１ 吊桥主缆线型为抛物线，其立面矢跨比 为１／１４．６。主缆在主索鞍处倾角为１５．４。。吊桥上、下 游各设一根主缆，每根主缆由４根 ４６ｍｍ钢芯钢丝 绳按四角形排列集束而成。主缆锚头采用热铸合金锚 头，内灌锌铜合金。锚具材料为高标铸钢，逐件进行 超声波探伤检验。合金成分中锌含量为（９８￣０．２）％，铜 含量为（２士０．２）％，所用锌、铜的品质应分别符合ＧＢ／ Ｔ４７０和ＧＢ／Ｔ４６７的规定。主缆防护层为涂抹黄油后 满裹两层沥青麻布。主缆以 ５Ｏ ｍｍ精轧圆钢为锚定 拉杆，每个锚头与拉杆间共留有￣１５０ｃｍ以上的长度调 整余度。 ２－３．２ 吊杆 吊杆是承吊桥面的杆件，１ 桥吊杆为 ２Ｏ圆钢， 间距２ｍ，上端螺纹长度为１７ｃｍ，下端螺纹长度为２５ ｃｍ，表面先刷两道防锈漆再刷两道面漆，对于长度超 过９ｍ的吊杆，设为两段。 ２．３－３风缆 风缆由抗风主绳、拉绳、抗风锚桩组成。由于１ 桥宽跨比为１／７８，其与桥的整体刚度及横向稳定性关 系密切。规范要求桥宽与跨径之比不宜小于１／３０，国 内外目前常见的解决方案是增加主索间距，这样会使 主索与桥面系连接杆件为非竖直杆件，既增加了索塔 的造价又增大了施工难度，并且对杆件的受力不利。 其实设置网状风缆相当于是反向的增加主索间距，并 且增大间距的主索为较细的抗风主绳，同样达到了增 １８ Ｙｕｎｎａｎ Ｗａｔｅｒｐｏｗｅｒ ｃ 加锄）Ｉ 下并造成安全隐患。省内外部分吊桥采用焊接的方式， 但是均是在已有库容的情况下修建的，而１ 桥设计桥 面高程距离河底高差达６０多米。经过充分论证采用纵 梁与纵梁、纵梁与横梁采用螺栓连接，纵梁与桥面板 采用锚栓连接。 由于１ 桥未设加劲梁，而跨度较大，为增加整桥 的刚度，在横梁下面设置风构，风构为５号等边角钢， 单跨设置２根。 人行吊桥桥面板多数是木质桥面，后来先后出现 了钢筋混凝土桥面板、钢质桥面板、钢板上铺沥青混 凝土面板，从使用和维护上分析，木板强度低，易于 磨耗，需经常更换；钢筋混凝土板强度较高，但恒载 较重；钢质面板强度高，韧性好，易于焊接拼装，关 键是要处理好防锈、排水。１ 桥桥面板采用印花钢板 刷沥青防锈漆，板间设有１ｃｍ间隙，以保持通透减小 风阻效应。 栏杆周边采用￣２０焊接钢管，内部用 ｌ５焊接钢 管通过焊接连接。 ２－３．５索塔 素塔为钢筋混凝土门架结构（见图３），采用Ｃ３０ 级混凝土。矩形塔柱截面尺寸为５００ｍｍｘ８００ｍｍ，塔 柱中心间距为２．８ １ＴＩ。左岸塔高８．６ｍ，右岸塔高１０－３ ｍ，索塔顶部并预埋索鞍地脚螺栓。 ２＿３．６锚锭 锚锭是悬索桥的主要受力构件之一，其主要功能 是将主索拉力可靠地传给地基。锚锭本身要有足够的 抗滑及抗倾覆稳定性，并能满足局部受力要求。依据 ｌ 桥两岸地形及地质特点，不适合建造隧道式锚锭， 故左右岸均采用重力式锚锭。左岸锚锭混凝土量为１６ ０ｍ ，右岸锚锭混凝土量为１９５ｍ ，锚锭下部为Ｃ３０ 混凝土，上部为Ｃ２０埋石混凝土；锚锭内预埋钢筋网 片和主索刚拉杆，刚拉杆采用钢管和钢筋支架固定。 ２００９年第４Ｉ１日总第１６９ 云南水电 部构造选择。通过１ 特大人行吊桥的顺利修建，保证 了水库的ＪＩｌ￣１］下闸蓄水，极大的方便了两岸群众的出 行，同时积累了有价值的工程经验。 （２）柔性吊桥具有造型美观、工程造价较低等优 点，特别在山区地形条件下更具有优势。随着人们审 美的提高及生态环境的优化，人行吊桥在城市公园、 现代生活小区和风景区内亦具有广阔的发展前景。 由于１ 人行吊桥跨度在西南地区目前是最大的， 并且在一座水库上同时修建４座吊桥，如此大的密度 在国内亦为少见，相信水库建成后，４座吊桥会成为 一道亮丽的风景线，成为当地的一个景点。尤其是１ 桥与镇雄八景之一的芒部山“南斗一星”、水库大坝遥 相呼应，意义更为深刻。 （３）本工程充分借鉴和应用省内外柔性吊桥建设 的先进技术和宝贵经验，设计过程中进行了多次技术 论证，多位省内桥梁专家为１ ｝设计提供了很多宝贵 的咨询意见和建议，更好地完善了设计工作。但是， 目前没有专门针对吊桥跨度大小定义的规范，尤其对 于柔性人行吊桥，按照规范要求一般无法满足抗风稳 定性，而做模型风洞试验的费用较大。１ 桥虽然采取 了一定的抗风措施，但无法从定量上来分析这些措施 图４ １ 人行吊桥竣工图 对抗风的贡献。因而，期望相关部门可以制定针对人 行吊桥的依据跨度大小采取某种抗风措施达到的抗风 强度标准。这样工程技术人员可以获得有益的参考。 ４结语 （１）本文重点讨论了１ 人行吊桥的总体布置和细 云南电网公司建成重要信息容灾系统 ９月２７日，云南电网公司重要信息系统容灾建 设项目通过验收，该项目是南网第一个符合国家标 准、南网容灾规范的大型容灾系统。 用和迅速恢复；提高业务系统抵御突发性灾难的能 力和级别，保证重要业务系统在主数据中心和灾备 中心之间承载和缓解业务高峰期的压力。 该容灾系统将为云南电网重要信息系统数据 提供有效保护；实现业务信息系统在灾难发生后可 （摘自《云南电力报》２００９年１０月１日第２０６ 期总第１０７１期）
