1工程概況

某湖人行橋位于旅游休閑區，主要跨度為150m，長度為192m的4跨連續懸索橋。其跨度構成:18m+10.35m+150m+13m。人行橋跨越廣闊的湖面，連接著兩岸的青山。白天，橘紅色的鋼梁反映在綠色的水面上，夜晚，橋面上的七彩燈光形成了五彩繽紛的彩虹，富有時代氣息。結構輕巧，美觀大方，與周圍景色協調。本橋寬3.74m，‘’鋼梁高0.75m。橋板采用9cm厚、25cm寬的C30混凝土預制板，板間間距為2.5cm。主橋塔高29.5m，主纜矢跨比為1/8。

2設計構思

由于橋梁位置湖水較深，該湖本身為大型水庫，水體必須得到保護。因此，在設計人行橋方案時，只提出了中承式拱橋、懸索橋、單塔斜拉橋等跨度大、造型優美的方案�？紤]到與地形地貌的配合，各方案橋型的特點，雖然懸索橋造價相對最高，但從景觀設計的角度來看，懸索橋建成后的造型最優美，在建設方的大力支持下，最后選擇了懸索橋為實施方案。為了跨越湖畔的兩條道路以及施工的方便，最終跨徑組成為18m+10.35m+150m+13m，四跨連續。其整體配置、主梁橫斷面和橋墩平面。

3靜力計算和結構設計

懸索橋為索結構，屬于非線性系統，一般平面線性結構分析程序如QJX等無法計算。根據本部門的實際情況，我們采用平面計算，解決靜力問題，確定各部件的尺寸、配筋、鋼板厚度等。另一方面，與科研機構、大學合作，重點解決抗風、抗震等動力性問題。

由于鋼梁單位重量輕，本橋的活恒比大于1，絕對值小，計算時發現恒載索力小，橋的重力剛度小。不得已放棄方案設計時準備采用的木制橋架，改為9cm厚、25cm寬的C30混凝土預制板，以增大恒載索力和重力剛度。預制板用兩個M18螺栓與鋼梁連接。預制板在與鋼梁的接觸面上涂上瀝青膏，保護鋼梁的涂裝。

活恒比超過1，絕對值小帶來兩個問題。一是結構設計的難增加。后來從有關資料可知塞文橋活恒比僅0.19，恒伯爾橋活恒比僅0.25，博斯普魯斯海峽二橋活恒比為0.26。桁架式加勁梁由于梁高的關系雖活恒比較大，但其剛度較大可作彌補。二是大量行人在橋上行走時產生的主梁晃動和振動。英國切斯特爾的總跨度約為100m的Groves懸索橋在1977年的劃船比賽中，很多興奮的人涌入橋上，發生了很大的搖晃。最近的例子是倫敦跨越泰吾士河的千年大橋在開放日由于人流過大而出現的未預見的橫向晃動，不得不關閉加固。因此，我們也討論了這一點。最后我們采取的措施是利用抗風電纜和主電纜的平面形成小夾角，產生水平力強化橫向制約。另外，為了增加抗風電纜和主電纜平面的角度，預約了增加抗力的位置。同時，請管理部門在兩座橋頭設置醒目的招牌，限制惡意行為。

懸索橋的兩條主要電纜是主要的受力部件，其安全與橋的安全有關，無法更換。根據國內外的一些成功經驗，我們選擇了工廠斜拉橋專用拉索和配套錨具，按斜拉索國標生產，安全系數K≥3.0。出廠前按規定預先拉。吊索采用優質中15.2無粘結預應力鋼絞線，考慮更換的可能性，其間隔為375cm。電纜夾具由45號鑄鋼制成�！�П’型鋼梁高75cm，中心距350cm，采用國產16Mnq優質鋼材，鋼板厚均為1cm。為增大主梁的抗扭剛度，橫隔梁間距加密至187.5cm。橋臺采用C25混凝土，橋塔、橫梁、錨定橋墩采用C30混凝土，塔頂鞍座下1m高度采用C30鋼纖維混凝土，其他按規范要求設計。

4風振動的抗風設計

本橋高度和跨度比為1/200，寬度比為1140，超過≤道路橋涵洞鋼結構和木結構設計規范≥(JTJ025-86)第1.5.34條規定�；詈惚却笥�1，恒活載絕對值小，對風振動敏感，上述指標與結構穩定性密切相關，重視本橋抗風設計。

采用Ansys空間有限元動力分析程序分析，成橋狀態下一階段對稱扭轉頻率為0.5458Hz，一階段反對稱扭轉頻率為0.4071HZ，一階段對稱垂直彎曲頻率為0.3820HZ，一階段反對稱垂直彎曲頻率為0.29676

minTho-1=[Uα]/ffB=35/0.4071/3.90=22.0446>7.5

同濟大學土木工程防災國家重點實驗室承擔主橋抗風穩定性實驗和分析研究，主要采用節段模型風洞試驗。根據相似性的原理，節段模型的縮小比為1/17，長寬比為4，試驗在實驗室TJ-2號的邊界層孔中進行。第一步，進行動力特性分析和測量各種氣動參數。第二步是通過節段模型的風振穩定性檢查同升湖橋的風振性能。結果在a=3°迎角下，75°m/s時發生了扭曲振動。a=0°和a=-3°迎角下，27m/s和38m/s發生垂直振動，a=0°時狀態極不穩定，對風攻擊角非常敏感，稍有干擾即發散，本橋不能滿足抗風穩定性的要求。但是，試驗表明自然風場中本橋不會發生扭轉渦流振動。

為了滿足抗風穩定性的要求，我們制定了三個改進方案進行比較。①在原設計斷面增加導風板或在腹板上打開導風孔②在原設計結構上增加抗風電纜③在原設計結構上增加抗風電纜和中央按鈕。

方案1、a=0°、a=3°和a=-3°迎角下，在橋狀態下振動臨界風速分別為25m/s、25m/s和18m/s。試驗表明，在原設計的截面上增加導風板或在腹板上打開導風孔不能滿足抗風穩定性的要求。但是，導氣孔可以降低靜風壓力。

方案2、a=0°迎角下，在橋狀態下緩和振動的臨界風速為29m/s，比振動檢查風速Ucg=28m/s稍大。試驗表明，這種狀態極其不穩定，對風攻角極其敏感，稍有干擾即發散。因此，在原設計結構中增加抗風電纜仍不能滿足抗風穩定性的要求。

方案3、a=0°迎角下，在橋狀態下緩和振動的臨界風速為41m/s，比振動檢查風速Ucg=28m/s大，可滿足抗風穩定性的要求。因此，我們計劃三實施。

之后，通過春夏兩季多次大風時的觀察和橋梁的體驗，可以明顯發現有無抗風電纜的差異。無抗風電纜、5￣6級風時，主梁有明顯的縱波位移，橫向位移達到10cm以上。十幾個人走在橋上有很大的振動感。給人不舒服的感覺。加入抗風電纜后，上述現象基本消失，證明抗風電纜的設置確實提高了同升湖橋的抗風穩定性。

5鋼梁防腐處理

5.1涂層系統的選擇

鋼梁外壁是指頂板和腹板的外表面。這些板的外表面暴露在大氣中，是鋼梁最容易腐蝕的地方。但其表面光滑，易于噴涂施工。本橋根據大氣環境條件和使用要求，采用比較先進的長效多層涂料系統保護鋼梁外墻。

5.2油漆涂裝的時機和方法

鋼梁各層涂裝在梁節段完成后，在吊裝前在全天場進行。最后的油漆是鋼梁整體焊接成橋后，利用支架在間隔露天進行的。

5.3噴涂施工

噴涂施工主要包括表面處理、噴涂、成膜、干燥和固化等過程。涂膜的質量與表面處理的好壞、涂料的調配方法、涂裝方法、涂裝環境、涂膜的干燥和固化方法等因素密切相關，其中表面處理的好壞對防腐涂裝的效果和耐久性有最大影響。而且性能越好的涂料，對表面處理的好壞越敏感。因此，我們為涂裝工程制定了施工要求，要求施工部門嚴格遵守。

6施工過程

本橋施工采用分段法施工，利用電纜吊起主電纜、主梁和混凝土橋面板。施工順序如下①采用人工挖孔方法施工橋塔樁基礎，其他腳和錨基礎采用明挖施工②施工混凝土橋臺、橋塔、橋墩和錨。同時，在工廠內焊接主梁段，對鋼構件進行初步防腐處理。在預制場預制砼橋面板。在主纜制造廠制造主纜、吊索及索夾具并在廠家做熱鍍鋅處理，外涂防銹漆③待各構件砼強度達到100％后開始安裝主梁。主要吊裝設備為2(噸)200m跨度的單纜吊機。首先安裝主電纜、吊索和夾具。然后從中間向兩側橋塔吊起梁段，段間暫時鉸接，安裝后按吊起順序焊接成形。安裝的關鍵是確定安裝前主纜的高度。經過我們的大量計算，加上施工單位的緊密配合，精心組織，最后跨中高度和設計值僅為4cm④對鋼結構進行后期防腐處理，安裝混凝土橋面板、扶手、橋伸縮縫和抗風電纜。其中，防風電纜的安裝比較復雜，首先作為防風電纜使用的電纜一次拉伸，消除大部分松弛。安裝抗風電纜和吊桿后，根據設計要求對抗風電纜分級施加200(KN)張力，在張力過程中同步觀測橋面高度的變化。最后，將各吊桿的長度調整到計算值⑤檢查，交付使用。

7成橋試驗

全橋所有部件安裝完畢后，在施工部門的協助下，我們進行了簡單的橋試驗。用5(KN)重型推車從橋的一端均速移動到橋的另一端，分別測量主梁上8點的位移。主梁最大的位移是小車跨中時，約2(cm)�？荚嚱Y果令人滿意。

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