《山东潭溪山人行桥设计和施工过程关键技术分析》
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摘 要：公路悬索桥与人行悬索桥相比,其设计过程复杂、建造难度大.本文以“2020年国际桥梁亚瑟海顿奖”获奖项目——山东潭溪山人行桥为研究对象,从设计原理、设计难点及解决方案、施工技术创新等方面进行研究分析,防范了设计存在的一些重大安全隐患,确保了工程结构安全与正常施工.
关键词：悬索桥;设计;施工
一 项目概况
山东潭溪山人行桥为钢拱桥（无背索斜拉式弧形桥）,桥面外弧形,桥面宽度1.8m,通过15道钢索与主拱连接,采用Galfan钢索,抗拉强度为1670MPa.弧形桥面总长度为126m,横跨悬崖之间,跨度约103m,矢高25m.钢结构主拱为φ2000×30钢管,钢材型号为Q345B.
二 结构设计
(一)设计原理
桥墩基础位于山体西侧与东侧两端位置,桥墩基础周围为山体岩壁临空面.利用点云后处理Cyclone软件进行后处理导入Rhino软件中进行三维协同设计,下图为山东潭溪山人行桥基础与山体整体三维模型示意图.桥墩基础为桩筏基础,西侧承台高度为4m,东侧承台高度为2m,结合混凝土支墩与钢柱角连接.根据山体地层及施工设备,采用直径300mm钻孔灌注桩,桩长15m,进入弱风化石灰岩.钢结构拱桥支座承受较大的水平推力,同时由于桥面为外弧形,基础还承受较大的向山体外侧的弯矩.为桥墩基础位置选择及设计分析带来较大难度,桥墩基础需远离岩壁布置,并对桥墩基础受力状况的岩体稳定进行分析.
本项目采用徕卡C10三维激光扫描仪,为得到完整的三维模型,从各个角度去对山体进行扫描,因此需要合理的选择站点,每两个将进行拼接的站点之间至少要有 15% 以上的重合区域,且重合区域要有比较明显的特点,便于后续的点云数据的有效拼接.针对本项目实际,在山体周边布置6个站点,进行点云拼接、去噪后获得较为完整的山体地貌点云数据.然后通过点云处理,获得山体地貌精准的三维模型.通过三维激光扫描获取山体准确地形,同时考虑桥台基础定位,建立山体及桥墩基础的整体三维模型（见下图）,将模型导入有限元分析软件ANSYS,进行受力分析.岩体分层根据地勘钻孔资料进行划分,桥墩及山体采用四面体实体单元模拟.邻近承台及桩基础周边单元网格尺寸约20cm,远离桥墩基础单元网格尺寸逐步加大,网格尺寸约50～100cm.
(二)设计难点及解决方案
设计方面要解决的难点之一是岩体的稳定性问题.设计中应用了三维激光扫描定位技术,设置了6个扫描站点悬崖岩体全貌进行了扫描,通过点云拼接、去噪处理,构建了崖体、桥墩及基础的三维数值计算模型,通过数值计算与分析,确保了悬崖岩体的稳定性.
设计方面要解决的难点之二是设计目标的可实现性问题.采用设计—制作—施工全过程一体化设计理念,在充分考虑预应力张拉、桥面和拱架安装的可实施性及避免危险高空作业的目标下,进行结构的预应力初始状态设计与计算.考虑斜拉索的初始预应力由拱架和桥面自重的相互作用产生,通过调整拉索原长及预应力值使得初始状态下桥面中点起拱600mm左右,在人行荷载下,桥面不产生向下的挠度.这样的设计理念,避免了在桥面上布置张拉工装、进行危险的高空作业.
三 施工技术创新
(一)平移和旋转施工方案
景区运输条件很差,桥面和拱架只能小段工厂制作、运输到现场安装.但现场场地狭小,采用自悬崖底部搭设脚手架或支撑柱的方案,或者悬崖底部拼接、整体提升的方案,代价极大、危险性较高.而一体化设计理念实现的条件是桥面和拱架需布置在一定的位置、连接斜拉索的两端后由桥面和拱架的自重导入预应力.而只有将桥面和拱架放置在其夹角小于120度的位置上,才能连接无应力的长度为原长的斜拉索.综合以上因素,采用旋转桥面和拱架的安装方法就自然形成.
(二)临时旋转铰接节点构造
桥面与拱架的拱脚设计均为刚接连接,为了实现旋转施工,必须设置临时的旋转铰接节点,旋转到位后再固定和封装节点.临时铰接节点采用简单的销轴连接方式,两拱脚处销轴位于拱脚连线上,销轴节点必须满足大角度旋转的要求.
(三)拱推力主动平衡装置
拱在水平位置拱脚无推力,而拱在旋转过程中,拱脚会产生随与地面夹角变化的推力.这一推力会使临时旋转节点上的钢板抵紧而产生摩擦力,当摩擦力很大时会使拱无法旋转.所以,必须设置抵抗拱脚推力的平衡装置.当然可以设置连接两个拱脚的拉索来被动地抵抗拱脚推力,但长度109m的水平索拉力事实上仅取决于垂度、基本为定值,无法平衡变化的拱脚推力.
(四)搖摆柱子及爬升装置
为拱的旋转提供推力是旋转施工实施的关键.在跨度的1/3处两个位置各设置一根摇摆柱,摇摆柱的基础为铰接连接、可以360度旋转.摇摆柱中设置爬升装置,爬升装置由一组液压千斤顶和钢套筒组成.钢套筒在千斤顶推力下可以沿摇摆柱爬升、停止爬升后可予以定位.千斤顶顶升推力根据施工过程的数值计算随拱旋转角度输入.
(五)运维全过程的控制与监测技术
运行过程中的舒适度是景观人行桥必须考虑的问题.计算分析表明,谭溪山景观人行桥的舒适度为CL4不可接受类别.工程中,设置了10个TMD,使桥梁舒适度达到了CL1最好类别.施工完成后、TMD安装前后的人行现场实测证明了数值计算与分析的正确性.
为了确保景观人行桥在运行期特别是节假日高峰运行期的安全性,对人行桥建立了运营期全寿命健康监测系统.对每根索布置了EM索力传感器,在桥面上布置了三个三向加速度仪.如果加速度值超过设定的门槛值,系统将自动向人行桥运行管理部门和负责人报警.
参考文献：
[1] 林珈. 某人行景观悬索桥设计[ J ].公路,2017（08）
[2] 康迎宾,杨雪. 简易人行悬索桥设计研究[ J ].河南水利与南水北调,2016（10）
[3] 王斐,易绍平,吴明远. 世界最大跨度人行悬索桥总体设计[ J ].公路,2016（03）
[4] 张大伟. 某人行景观悬索桥锚碇结构设计[ J ].城市道桥与防洪,2014（05）
[5] 白桦,李德锋,李宇,刘健新. 人行悬索桥抗风性能改善措施研究[ J ].公路,2012（12）
[6] 蒋陈,赵满喜. 无塔人行悬索桥设计研究[ J ].公路交通技术,2006（02）
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关键和潭溪山引用文献:
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