210 m跨景区人行索桥设计

刘钟仁，程懋芳

（江西同济设计集团股份有限公司，江西 南昌 330000）

1 概述

湖北襄阳市保康县九路寨景区人行索桥是一座景观人行桥，跨越霸王河，桥面至河谷高程为220 m，具有景区人行通行、蹦极功能。

根据地形及景观要求，采用空间索面一跨210 m地锚式悬索桥，桥梁全长298 m，桥面宽为1.8 m（含栏杆）。采用外斜式吊杆和钢筋混凝土桥面板。专门在悬索桥两侧设置了抗风缆索系统。主索选用环氧涂层填充型钢绞线，每根主索的两端由预应力岩锚通过交换梁锚固在两岸山体岩石内。吊杆采用单根环氧填充钢绞线做吊杆。索塔柱采用两根钢管混凝土柱，管内灌C40混凝土。桥型图如图1所示。

2 结构体系

悬索桥主索与索塔顶固结，索塔底部为杯口基础，视为铰接。该桥人行道净宽1.5 m，桥跨210 m，悬索桥桥面宽度与跨度比为1/140，主索垂度22.0 m，主索垂跨比为1/9.545，桥面到河谷底高约220 m。为确保悬索桥的横向稳定，选用了外斜式吊杆和重力刚度大、耐久好的钢筋混凝土桥面板。专门在悬索桥两侧设置了抗风缆索系统。抗风缆两侧拉索的初张力应大于桥梁设计的横向风力。

图 1 保康九路寨景区人行索桥桥型图（单位：cm）

3 主索设计

主索成桥后的垂度22.0 m，垂跨比1/9.545。空缆时的垂度20.815 m，垂跨比1/10.103。

全桥恒载q恒=10kN/m，人群荷载q人=5.25kN/m。全桥共两根主索，每根主索选用环氧涂层填充型钢绞线，钢绞线外包有一层橘红色PE保护套，主索在工地组装成长六角形。跨中依靠索夹和索夹之间的不锈钢套箍夹紧固定成型，背索依靠间距约2 m的不锈钢套箍夹紧固定成型。主索安全系数K=2.78。环氧填充钢绞线弹性模量为195 GPa。

4 锚碇设计

锚碇的位置是根据地形、考虑背索受力因素选定。每根主索的两端各由四根预应力岩锚通过交换梁锚固在两岸山体岩石内。预应力锚索安全系数K=3.20。全桥共有16根预应力锚索。

山体岩石按较软岩考虑，岩石单轴饱和抗压强度值为 15～30 MPa。

锚索选用压力分散型无黏结预应力锚索。每根锚索的钻孔直径为180 mm，采用14根直径为15.24 mm的高强低松弛无黏结环氧填充钢绞线集束，孔深26 m，其中锚固长度为10 m，自由长度为16 m。正式施工前每岸锚索处至少应有一个地质钻孔资料作为修正锚索设计的依据，或者根据实际钻孔所出岩芯，判断地质资料完善锚索设计。

为确保锚索的绝对可靠、万无一失，设计要求每根锚索都必须做设计拉力的抗拔试验，满足设计要求方可使用。

所有锚索端部的防腐、封锚都应该在厂家指导下进行，每个封锚锚头都必须设置检查井，检查井底部应有排水孔，保持井内干燥，并设井盖，以便随时检查、维护。

5 索夹与主索连接的设计

索夹直接夹在环氧填充钢绞线外面的PE防护套上。索夹由上下两部分组成，索夹内衬垫橡胶薄片，用螺栓夹紧连接，吊杆在索夹处产生的下滑力由另外单独分段设置的上下两根镀锌钢筋牵引拉杆传至索鞍处。不允许在索夹处，把主索的PE套和环氧填充料剥除靠索夹主索钢丝束防止吊杆下滑。正式施工前应按设计条件做索夹与主索摩擦阻力试验，以提供在保证主索外层PE套不被夹紧损坏的夹紧力供操作使用。

6 吊杆设计

吊杆间距为3 m，每根吊杆承受的拉力为25.7 kN，选用单根环氧填充钢绞线做吊杆，外加橘红色PE套保护，吊杆安全系数甚大，主要是防腐可靠而选用。钢绞线与主索上的索夹和横梁两端的U形吊环连接，U形吊环上有丝口，可适当调节吊杆长度。

7 索塔的基础和塔柱设计

索塔柱采用两根钢管混凝土柱，钢管采用Q235钢，管内灌C40混凝土，塔柱横向中到中距离7.0 m，顶部、中部和底部各设一现浇的钢筋混凝土盖梁和系梁。

每根塔柱高29.3 m。柱顶与主缆固结，柱底设杯口基础，使用阶段视为铰接，施工阶段的前期柱底与基础为固结。柱的长细比λ=146.5，按《公路钢管混凝土拱桥设计规范》（JTG/T D65-06—2015）验算，索塔柱承载力满足要求。

钢管混凝土柱外面用细石混凝土外包防腐，混凝土内有焊接在钢管外壁上的钢筋网片和混凝土防裂的聚丙稀腈纤维。

索塔的杯口基础置于可靠的基岩上，基底是个台阶形实体基础，基底应力有较大富余。为增加稳定性，基岩面设有钻孔锚固φ28钢筋，钢筋锚孔深度为1.0 m，钢筋间距为1.0 m×1.0 m。

8 主梁和人行道板设计

主梁包括横梁和纵梁，横梁间距为3.0 m，为双肢槽钢，肢背间距为6.0 cm，槽钢长度为2.2 m，两端设有φ60 mm钢轴作为吊杆的吊点和横向缆风拉索的转向点。全桥共有端横梁2根、中横梁69根。

纵梁是一个由2根边槽钢和10根短角钢腹杆组成的宽1.4 m、长2.756 m、高0.25 m的上下两层空间桁架钢桁梁。全桥共有纵梁70根。纵梁和横梁在工厂加工制作，并在工厂热镀锌缸内进行正规的热镀锌处理，处理厚度不小于90 μm。纵梁通过横梁上伸出的加劲肋板，以不锈钢螺栓连接。

人行道板为预制的C40钢筋混凝土板，板之间有2.5 cm的缝隙，每块板设置四个透风孔，直径为6 cm。

人行道板用不锈钢螺栓与横梁在工地打孔安装连接。为了使螺栓孔位对准易于安装螺栓，实际操作时横梁上的螺栓孔是根据安装好的人行道板，按人行道板上的实际孔位钻孔后再安装螺栓。

该桥在跨中设有12 m长的透明玻璃桥面。

9 抗风索系统

抗风索主缆由环氧填充钢绞线组成，每岸通过两根预应力岩锚索组成的交换梁锚固于两岸山坡岩体内。抗风索的拉索选用φ16钢芯镀锌钢丝绳，A类镀锌标准。拉索通过抗风主缆和主梁上的转向滑轮形成受力的、大小不等的三角形从两侧绷紧主桥，抗风索拉索的初张力大于悬索桥横向承受的风速为16 m/s时的风力。确保悬索桥在给定风速下横向风力作用时的稳定。

10 结构防腐

桥梁主索的防腐主要依靠产品自身防腐体系，工地不允许破坏后再二次防护。所有钢结构必须进行热镀锌处理，不考虑工地常规的除锈刷漆防腐和工地电焊。经过热镀锌处理的钢结构在运输安装过程中要防止碰损。到工地后用不锈钢螺栓打孔安装，每个螺栓两个螺帽加垫片。桥索塔的钢管混凝土柱用外包细石混凝土防腐，不做喷砂、除锈、喷锌、喷铝、涂漆的防腐。

11 结语

湖北保康县九路寨景区人行索桥具有景区人行通行、蹦极功能。根据地形及景观要求，采用空间索面一跨210 m地锚式悬索桥，桥梁全长298 m，桥面宽为1.8 m（含栏杆）。悬索桥主索与索塔顶固结，索塔底部为杯口基础，视为铰接。为确保悬索桥的横向稳定，选用了外斜式吊杆和重力刚度大、耐久好的钢筋混凝土桥面板。专门在悬索桥两侧设置了抗风缆索系统。抗风缆两侧拉索的初张力应大于桥梁设计的横向风力。主索选用环氧涂层填充型钢绞线，每根主索的两端由预应力岩锚通过交换梁锚固在两岸山体岩石内。吊杆采用单根环氧填充钢绞线做吊杆。索塔柱采用两根钢管混凝土柱，管内灌C40混凝土。

湖北保康县九路寨景区人行索桥已于2017年10月建成投入使用，达到了预期目标。大桥主缆、加劲梁线形符合要求，桥塔塔顶位置准确，全桥具有良好的结构强度、刚度，人行在桥上感觉震动很小，舒适性良好。全桥取得很好的技术、经济和社会效益，为所在山区脱贫攻坚做出了贡献。