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中國第一座【懸帶橋】

時間:2020-05-06 01:24:05 瀏覽數：

該綠道由國際知名景觀設計公司SWA上海公司設計，它既是穿梭在城市中的一條綠色、健康的慢行交通系統，也是創新與可持續性相結合的一個案例。景觀設計師在綠道上設計了三座節點橋梁（懸橋、浮橋、探橋）。所實施的三座橋梁之一的懸橋，是sbp上海公司提出懸橋方案中的一個備選方案。由于它完美地匹配了橋梁的場地位置，與周圍的山林環境融為一體，成為了最終的實施方案。

1、整體構成

懸橋的一端連接光明綠道的主步道，跨越30米深的山谷后連接另一端的二級步道。總長約100m的懸橋連接著主步道和綠意盈然的山頭。設計團隊整體的設計意圖是建造一座對整體自然環境影響最小、與大自然和諧共融的景觀步行橋。

橋梁采用兩跨體系，主跨跨度65m，邊跨跨度25m。兩跨之間靠近主步道的一側設置斜柱。斜柱的設置目的是：一方面有效地減小了整體橋梁的跨度；另一方面有助于更好地控制橋面的最大縱坡。同時還可以構造出一個類似觀景臺的高點，站在此處可以將秀麗的山谷風景盡收眼底。

兩條懸帶是懸橋的最主要結構受力構件，這里我們采用了Q690高強度鋼材以減小構件尺寸。鋼板帶將各種荷載所產生的內力，以縱橋向軸向拉力的方式傳遞至兩側的橋臺。鋼板帶與斜柱之間設有一個特殊的抗剪連接點，以傳遞荷載。鋼板帶之上為厚度為120mm的預制混凝土板作為行人行走的橋面。欄桿采用通透的不銹鋼索網制成，與預制混凝土板中的預埋件相連接。

橋梁立面

2、結構體系

橋梁體系中的兩條懸帶將軸向拉力傳導至兩側橋臺。由于斜柱受壓，所以主跨中懸帶的拉力總是小于邊跨中懸帶的拉力。兩側橋臺設置在樁基礎承臺上并加設抗拔錨桿，樁基和錨桿將鋼板帶的拉力傳導至地基持力層。隱藏在地下的聯系梁可以抵消掉斜柱中所產生的水平推力，所以斜柱的柱腳處只將豎向力傳遞到基礎。

懸帶中拉力的大小完全取決于選取的懸帶弧線下垂的矢高，矢高越大則拉力越小。同時，橋面的最大縱坡也由此矢高來決定。所以設計師需要對橋形垂線的幾何形式進行仔細研究，從而找到受力與行走舒適性之間的最佳平衡。

除了主拉力之外，懸帶中需要承受一定的彎矩。懸帶中的彎矩大小取決于懸帶的曲率半徑及其橫截面的厚度。轉折半徑越小則彎矩越大，厚度越厚則彎矩越大。在主跨和邊跨中部，曲率半徑幾乎是無限大的，所以所產生的彎矩是可以忽略的。然而在懸帶弧線反彎點處（兩側橋臺處和斜柱高點處）的曲率半徑則需要進行仔細研究，通過精細的設計使懸板帶中所產生的應力水平和整體幾何形狀都處于一個平衡的水平。

項目開始的初期，主要是基于經驗公式通過手算的方式確定幾何參數。在項目深入的設計過程中，通過建立三維有限元模型，從而可以更好地了解橋梁的結構變形及其動力特性。結構的變形對這樣橋梁的節點設計而言具有重要意義，因為由于整體變形所導致的懸帶轉角會定義轉向處支座的結構尺寸。

懸帶橋是一種剛度較弱且容易被動力激活的橋梁體系，這也是此類橋主要被建造在自然景觀之中的原因。因為在自然景觀之中，踏入橋梁的游客已做好了迎接這種不一樣體驗的準備。懸帶橋的較低自振頻率所產生的動力響應，可以通過在懸帶上增加附加質量來進行控制。

在橋面設置較重的預制混凝土板有助于優化橋梁結構的動力特性。雖然采取了這個措施后，自振頻率仍舊非常低（甚至更低），加重后的整體質量會大于行人的重量，這樣行人就很難通過其自身的行走激發橋梁劇烈的動力響應。

3、風洞實驗

浙江大學風洞實驗室對橋梁做了風洞實驗，以便更好地了解不同風荷載工況下的結構反應。對于自振頻率如此低的橋梁，排除風荷載造成風動失穩風險非常關鍵。風洞階段模型實驗的結果顯示，當風速低于50.8m/s時橋梁結構不會發生風動失穩，這一定程度上也歸功于較薄的橋面。

4、施工

由于綠道場地上進出通道非常有限，沒有可能采用合適的重型機械來安裝懸橋。因此，包括懸帶在內的橋梁結構是由許多部件及鋼板現場拼接而成，以便于使用小型車輛來運輸。施工現場架設了臨時支架用于安裝鋼板帶，并使其滿足設定的弧度，然后通過拆除臨時支架來對鋼板帶預張拉，然后再安裝預制混凝土板，最后安裝橋梁附屬設施，如欄桿、燈具等。

5、懸帶材料

橋梁兩條懸帶的重要性不言而喻，為了使它們保持輕薄、簡潔，選用了Q690D高強度鋼板作為懸帶的鋼材。每道懸帶的截面尺寸是750mm*40mm，板帶被分作小段運送到施工現場，并在現場焊接到一起。這是中國首次在現場較大規模地焊接Q690D高強度鋼板。

6、總結

光明小鎮綠道的懸橋是中國第一座使用鋼板帶來受力的懸帶橋。盡管項目所處運輸條件惡劣，但鋼結構的施工質量達到了較為滿意的水準。最終所建成的橋梁輕盈地漂浮在山林地貌之上，體現了設計團隊對大自然環境和資源的高度尊重。

橋梁的品質和創新得利于景觀建筑師對于在自然環境中建設的良好感知和認知；以及經過仔細推敲和研究而最終選定目前橋位和連接方式。此外，也得利于業主對這樣高科技橋梁建設的強烈意愿，以及總包單位和當地設計顧問等各方的努力。
橋梁相關信息：
橋寬：2.6米
橋長：102.8米
跨度；25米（邊跨）+ 65米（主跨）
結構形式：懸帶橋
景觀設計：SWA Group
橋梁設計：sbp施萊希工程設計咨詢有限公司
建設單位：深圳市光明區建筑工務署
EPC項目總承包：中建三局集團有限公司以下所有照片版權
© schlaich bergermann partner / David Sommer

本文轉載自：sbp施萊希工程設計咨詢

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