人行景观悬索桥结构的设计与研究精品.doc

人行景观悬索桥结构的设计与研究 人行景观悬索桥结构的设计与研究* 孟超辛克贵张崇厚叶桢翔刘国权 (清华大学土木工程系北京100084) 摘要:结合北京市顺义区减河上4座人行景观桥梁中悬索桥的设计,讨论人行悬索钢桥结构设计的若 干问题.其中包括结构方案,荷载的确定,结构计算分析及结构设计等问题,特别对空间布置的索系以及梭 形格构柱构成的索塔这两种特殊结构形式在悬索桥上的实际工程应用进行详细的讨论. 关键词:悬索桥空间索系梭形格构柱 DESIGNANDRESEARCHOFTHESTRUCTUREOFASIGHTCABLESUSPENSION BRIDGEONTHEJIANRIVER MengChaoXinKeguiZhangChonghouYeZhenxiangLiuGuoquan (DepartmentofCivilEngineering,TsinghuaUniversityBeijing100084) Abstract:Itisintroducedthedesignandresearchofthestructureofasightcablesuspensionbridgeincludingdetermination oftheloads,calculatingofthestructureandstructuredesign.Especiallyitisdiscussedindetailthespatialcableand shuttle梥hapedlatticedcolumndesignandtheirapplicationtoprojects. Keywords:suspensionbridgespatialcableshuttle梥hapedlatticedcolumn 1工程概况 2008年奥运会在北京举行,其中,水上项目将在北京市 顺义区进行.为支持北京政府办好这届奥运会,顺义区人民 政府花大力气进行了城市改造,营造城市景观,其中潮白河 及支流减河是其重点内容.为了新城区与旧城区步行交通 的需要,同时为了营造减河上的城市景观特色,顺义区政府 决定在减河上新建4座人行景观桥.本文所介绍的.悬索桥 为4座桥梁中的1号桥,跨度为116m,为单跨悬索钢桥,索塔 造型为梭形格构柱,高度为18.7m,桥面宽度为5.0m. 图l悬索桥效果 Fig.1Theperspectiveofbridge 2结构分析 2.1设计荷栽 主要考虑的荷载为: 1)结构自重; 2)人群荷载,人群荷载的标准值取5kN/m; IndustrialConstructionVo1.37.No.11,2007 3)风荷载. 结合当地实际情况,计算中采用的最大风速为5O年一 遇的最大风速32m/s.静力风荷载标准值的计算按照《公路 桥梁抗风设计规范》(JTG/TD60—01—2004)风荷载的计算公 式:FH=0.IDCHHo 由于悬索桥的刚度比较小,同时人行桥梁的荷载分布情 况又比较复杂,所以设计中考虑了上述3种荷载的多种组合 情况,而人群荷载也按照不同的荷载分布情况参与组合(如 满跨均布人行荷载,半跨均布人行荷载,侧向风荷载等等), 计算的荷载组合情况总计达到11种,起控制作用的荷载为 半跨均布荷载. 2.2索塔结构 2.2.1索塔高度的确定 一 般悬索桥的索塔高度由矢跨比所控制,合理值为1/9～ 1/11,本桥梁跨度为116m,桥面起拱1.5m,主缆曲线的最低点 距离桥面高度为2m,因此,初步设计索塔高度为18.7m,矢跨 比约为1/9.3. 2.2.2索塔材料的确定 由于建筑方案索塔采用了梭形格构柱这一结构形式,索 塔的材料确定为热轧无缝钢管,底部与地面铰接.索塔的截 面设计情况在结构设计中将详细介绍. *国家自然科学基金50578085)资助项目. 第一作者:孟超男1980年11月出生硕士研究生 E—mail:mengchao99@mails.tsinghua.edu.ca 收稿13期:2006—10—25 工业建筑2007年第37卷第11期97 2.3主缆及钢梁截面的选定 2.3.1主缆几何基本线形的确定 根据建筑需要,主缆线形没有采用常见的平面线形,而 是采用空间线形布置(见图J).考虑到目前关于空间缆索悬 索桥的主缆线形分析方法并不成熟,并且本工程跨度及桥面 宽度均较小,设计时考虑从平面线形出发.由于主缆较轻, 首先按抛物线法确定主缆线形,在加劲梁截面尺寸以及吊索 间距确定后,即可得出每根吊索恒载拉力,输入程序后可自 动得出主缆线形,然后根据建筑设计,将平面线形调整为空 间线形布置,即得到最终的主缆线形. 2.3.2主缆材料及截面的选定 考虑到主缆需要的弹性模量比较大,因此,主缆的材料 选定为镀锌平行钢丝束.弹性模量为1.9