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中国第一座【悬带桥】

时间:2020-05-06 01:24:05 浏览数：

该绿道由国际知名景观设计公司SWA上海公司设计，它既是穿梭在城市中的一条绿色、健康的慢行交通系统，也是创新与可持续性相结合的一个案例。景观设计师在绿道上设计了三座节点桥梁（悬桥、浮桥、探桥）。所实施的三座桥梁之一的悬桥，是sbp上海公司提出悬桥方案中的一个备选方案。由于它完美地匹配了桥梁的场地位置，与周围的山林环境融为一体，成为了最终的实施方案。

1、整体构成

悬桥的一端连接光明绿道的主步道，跨越30米深的山谷后连接另一端的二级步道。总长约100m的悬桥连接着主步道和绿意盈然的山头。设计团队整体的设计意图是建造一座对整体自然环境影响最小、与大自然和谐共融的景观步行桥。

桥梁采用两跨体系，主跨跨度65m，边跨跨度25m。两跨之间靠近主步道的一侧设置斜柱。斜柱的设置目的是：一方面有效地减小了整体桥梁的跨度；另一方面有助于更好地控制桥面的最大纵坡。同时还可以构造出一个类似观景台的高点，站在此处可以将秀丽的山谷风景尽收眼底。

两条悬带是悬桥的最主要结构受力构件，这里我们采用了Q690高强度钢材以减小构件尺寸。钢板带将各种荷载所产生的内力，以纵桥向轴向拉力的方式传递至两侧的桥台。钢板带与斜柱之间设有一个特殊的抗剪连接点，以传递荷载。钢板带之上为厚度为120mm的预制混凝土板作为行人行走的桥面。栏杆采用通透的不锈钢索网制成，与预制混凝土板中的预埋件相连接。

桥梁立面

2、结构体系

桥梁体系中的两条悬带将轴向拉力传导至两侧桥台。由于斜柱受压，所以主跨中悬带的拉力总是小于边跨中悬带的拉力。两侧桥台设置在桩基础承台上并加设抗拔锚杆，桩基和锚杆将钢板带的拉力传导至地基持力层。隐藏在地下的联系梁可以抵消掉斜柱中所产生的水平推力，所以斜柱的柱脚处只将竖向力传递到基础。

悬带中拉力的大小完全取决于选取的悬带弧线下垂的矢高，矢高越大则拉力越小。同时，桥面的最大纵坡也由此矢高来决定。所以设计师需要对桥形垂线的几何形式进行仔细研究，从而找到受力与行走舒适性之间的最佳平衡。

除了主拉力之外，悬带中需要承受一定的弯矩。悬带中的弯矩大小取决于悬带的曲率半径及其横截面的厚度。转折半径越小则弯矩越大，厚度越厚则弯矩越大。在主跨和边跨中部，曲率半径几乎是无限大的，所以所产生的弯矩是可以忽略的。然而在悬带弧线反弯点处（两侧桥台处和斜柱高点处）的曲率半径则需要进行仔细研究，通过精细的设计使悬板带中所产生的应力水平和整体几何形状都处于一个平衡的水平。

项目开始的初期，主要是基于经验公式通过手算的方式确定几何参数。在项目深入的设计过程中，通过建立三维有限元模型，从而可以更好地了解桥梁的结构变形及其动力特性。结构的变形对这样桥梁的节点设计而言具有重要意义，因为由于整体变形所导致的悬带转角会定义转向处支座的结构尺寸。

悬带桥是一种刚度较弱且容易被动力激活的桥梁体系，这也是此类桥主要被建造在自然景观之中的原因。因为在自然景观之中，踏入桥梁的游客已做好了迎接这种不一样体验的准备。悬带桥的较低自振频率所产生的动力响应，可以通过在悬带上增加附加质量来进行控制。

在桥面设置较重的预制混凝土板有助于优化桥梁结构的动力特性。虽然采取了这个措施后，自振频率仍旧非常低（甚至更低），加重后的整体质量会大于行人的重量，这样行人就很难通过其自身的行走激发桥梁剧烈的动力响应。

3、风洞实验

浙江大学风洞实验室对桥梁做了风洞实验，以便更好地了解不同风荷载工况下的结构反应。对于自振频率如此低的桥梁，排除风荷载造成风动失稳风险非常关键。风洞阶段模型实验的结果显示，当风速低于50.8m/s时桥梁结构不会发生风动失稳，这一定程度上也归功于较薄的桥面。

4、施工

由于绿道场地上进出通道非常有限，没有可能采用合适的重型机械来安装悬桥。因此，包括悬带在内的桥梁结构是由许多部件及钢板现场拼接而成，以便于使用小型车辆来运输。施工现场架设了临时支架用于安装钢板带，并使其满足设定的弧度，然后通过拆除临时支架来对钢板带预张拉，然后再安装预制混凝土板，最后安装桥梁附属设施，如栏杆、灯具等。

5、悬带材料

桥梁两条悬带的重要性不言而喻，为了使它们保持轻薄、简洁，选用了Q690D高强度钢板作为悬带的钢材。每道悬带的截面尺寸是750mm*40mm，板带被分作小段运送到施工现场，并在现场焊接到一起。这是中国首次在现场较大规模地焊接Q690D高强度钢板。

6、总结

光明小镇绿道的悬桥是中国第一座使用钢板带来受力的悬带桥。尽管项目所处运输条件恶劣，但钢结构的施工质量达到了较为满意的水准。最终所建成的桥梁轻盈地漂浮在山林地貌之上，体现了设计团队对大自然环境和资源的高度尊重。

桥梁的品质和创新得利于景观建筑师对于在自然环境中建设的良好感知和认知；以及经过仔细推敲和研究而最终选定目前桥位和连接方式。此外，也得利于业主对这样高科技桥梁建设的强烈意愿，以及总包单位和当地设计顾问等各方的努力。
桥梁相关信息：
桥宽：2.6米
桥长：102.8米
跨度；25米（边跨）+ 65米（主跨）
结构形式：悬带桥
景观设计：SWA Group
桥梁设计：sbp施莱希工程设计咨询有限公司
建设单位：深圳市光明区建筑工务署
EPC项目总承包：中建三局集团有限公司以下所有照片版权
© schlaich bergermann partner / David Sommer

本文转载自：sbp施莱希工程设计咨询

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