一种大跨径平拉式筒网状人行景观悬索桥及其施工方法与流程

本发明属于土木工程领域，涉及一种人行景观悬索桥，尤其涉及一种大跨径平拉式筒网状人行景观悬索桥及其施工方法。

背景技术：

随着旅游业的兴起，为了峡谷景区的旅游交通更加便捷，峡谷景区人行悬索桥日益增多，峡谷景区人行悬索桥的美学性和安全性要求越来越高。

峡谷景区人行景观玻璃桥面悬索桥是峡谷景区的特色桥梁，但是，近年来人行景观玻璃桥面悬索桥出现多起游客拥挤导致险情，峡谷景区人行悬索桥的使用安全性问题已经引起了社会各界的重视。

峡谷景区人行景观玻璃桥面悬索桥采用悬挂安全网方案，是可以增加传统的人行景观悬索桥的安全性，但是，严重破坏了峡谷景区人行悬索桥的美观性，如何协调兼顾峡谷景区人行悬索桥的美学性和使用安全性的问题，是桥梁设计师亟需解决难题。

西藏墨脱县藤网桥始建于公元12世纪清朝，该桥横跨于雅鲁藏布江上空，藤网桥是一种呈管状悬空网桥，藤网桥用白藤条建造，桥底部四至六根粗藤和两旁各有三至四根粗藤构成了藤网的经线，经线的粗藤固定在桥头的大树或木住上，然后分别用粗藤和细藤作纬线，间隔一定距离缠一圈粗藤，在粗藤条之间编织细藤条。

平拉悬索桥最早由部队研制用于战备桥梁，因其具有建造速度快、投资省、构件装配式可以重复利用等优点，其应用范围迅速扩展，在水利、交通、市政和矿山行业得到广泛应用。

平拉悬索桥属于柔性桥梁，著名的大渡河泸定桥就是平拉悬索桥结构。平拉悬索桥的桥面结构不需要吊缆与主缆连接，桥面结构是直接铺设在主缆悬索之上，平拉悬索桥垂跨比决定了桥面的纵坡，车辆桥的垂跨比通常采用1/45～1/35，人行悬索桥通常采用1/40～1/20。在峡谷山区，由于地质条件良好，锚碇基础造价低，采用平拉悬索桥方案建造旅游专用的人行悬索桥将具有较强的竞争优势，可促进旅游交通的进步。

单叶双曲面是典型的二次直纹曲面，其曲面可以由两族直线构成，二次直纹曲面在建筑上有着重要应用价值，常常用它来构成建筑物的骨架，应用直纹曲面建造的建筑物，具有优良的力学性能，施工工艺简单，其建筑物外观漂亮且结构坚固。

借鉴西藏墨脱县藤网桥，利用单叶双曲面的直纹性，改革传统的平拉式人行悬索桥，将粗重的集中缆索改为分散的筒网状空间缆索，多股钢丝缆索空间交叉布置，形成一种大跨径平拉式筒网状人行景观悬索桥。筒网状空间缆索悬索桥结构牢固，造型美观，四周种植藤蔓遮蔽阳光，增加生态景观效果，游客在筒网状缆索体系中行走，安全性得到保障，同时兼顾人行景观悬索桥的美学性和使用安全性，具有良好的运用前景。

技术实现要素：

技术问题：本发明提供一种造型漂亮、结构简洁、生态环保、装配式施工方便、使用安全和抗风稳定性好的大跨径平拉式筒网状人行景观悬索桥，改革传统平拉式人行悬索桥，将粗重的集中缆索改为分散的空间钢丝缆索，减轻单股缆索的重量，方便施工，内部设置椭圆形刚性加劲环，提高空间缆索体系的空间刚度，采用双螺旋箍筋捆绑筒网状空间钢丝缆索，提高空间缆索体系悬索桥的结构整体性。

技术方案：本发明的一种大跨径平拉式筒网状人行景观悬索桥，包括悬索桥桥塔、筒网状空间缆索体系、锚碇、桥面系和螺旋状藤蔓草植物，其特征在于：悬索桥桥塔由曲线形双肢桥墩柱和巨型椭圆钢环形塔帽组成，巨型椭圆钢环形塔帽固定在曲线形双肢桥墩柱之上；所述的筒网状空间缆索体系由单叶双曲面空间缆索网、椭圆形刚性加劲环、双螺旋钢丝箍筋和悬索桥背拉索组成，单叶双曲面空间缆索网是下垂的单叶双曲面筒网状构型，单叶双曲面空间缆索网锚固于巨型椭圆钢环形塔帽之上，在单叶双曲面空间缆索网内部设置多道椭圆形刚性加劲环，双螺旋钢丝箍筋是由正双螺旋线和反双螺旋线共四条空间曲线组成，双螺旋钢丝箍筋缠绕在单叶双曲面空间缆索网外面，悬索桥背拉索共四根分为左右两组，一端锚固于巨型椭圆钢环形塔帽之上，一端锚固于锚碇之中；桥面系设置在筒网状空间缆索体系之中，行人是在筒网状空间缆索体系的内部空间中行走，螺旋状藤蔓草植物缠绕在单叶双曲面空间缆索网外部，遮蔽阳光。

优选地，所述的桥面系由空间桁架式加劲梁、槽钢连接件和玻璃桥面板组成，空间桁架式加劲梁搁置在单叶双曲面空间缆索网的底部，槽钢连接件焊接在空间桁架式加劲梁的顶面钢管之上，槽钢连接件构成的平面钢框，在平面钢框中内嵌玻璃桥面板。

本发明的一种大跨径平拉式筒网状人行景观悬索桥的施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

第一步：根据峡谷景区的地质地形、地貌条件要求，进行人行景观悬索桥的桥址选择，施工锚碇，施工曲线形双肢桥墩柱，安装巨型椭圆钢环形塔帽，形成悬索桥桥塔；

第二步：安装悬索桥背拉索，牵引钢丝缆索过河，多股钢丝缆索空间交叉形成单叶双曲面空间缆索网，单叶双曲面空间缆索网锚固于巨型椭圆钢环形塔帽之上，在单叶双曲面空间缆索网内部，安装多道椭圆形刚性加劲环，在单叶双曲面空间缆索网外部，缠绕正反两方向的双螺旋钢丝箍筋，形成筒网状空间缆索体系；

第三步：钢管焊接形成空间桁架式加劲梁，空间桁架式加劲梁搁置在单叶双曲面空间缆索网的底部，在空间桁架式加劲梁的顶面钢管之上，将槽钢连接件焊接形成平面钢框，在平面钢框中内嵌玻璃桥面板，形成桥面系；

第四步：种植藤蔓草，螺旋状藤蔓草植物缠绕在单叶双曲面空间缆索网外部，遮蔽阳光；

第五步：安装栏杆和彩灯，建成筒网状空间缆索体系的平拉式人行景观玻璃悬索桥，接待游客，投入运营使用。

针对峡谷景区人行悬索桥面临桥梁美学和防护安全协调的难题，采用单叶双曲面筒网状空间缆索悬索桥，造型美丽，游客行走在筒网内部确保安全，一举两得。

改革传统的平拉式人行悬索桥，将粗重的集中缆索改为分散的空间钢丝缆索，减轻单股缆索的重量，施工方便，形成大跨径平拉式筒网状人行景观悬索桥。

种植藤蔓草，螺旋状藤蔓草植物沿着正反两方向的双螺旋钢丝箍筋生长，遮蔽阳光，提升人行悬索桥的景观效果，丰富了峡谷景区的人文内涵。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

目前，峡谷景区人行景观悬索桥采取外侧悬挂安全网方案进行安全防护技术措施，严重破坏了峡谷景区人行景观悬索桥的美观性，如何协调兼顾峡谷景区人行景观悬索桥的美学性和安全性两个功能要求，是峡谷景区人行景观悬索桥亟需解决难题。

借鉴西藏墨脱县藤网桥，利用单叶双曲面的直纹性，改革传统平拉式人行悬索桥，将粗重的集中缆索改为分散的空间钢丝缆索，减轻单股缆索的重量，方便施工，内部设置椭圆形刚性加劲环，提高空间缆索体系的空间刚度，采用双螺旋钢丝箍筋笼捆绑空间缆索，提高空间缆索体系的结构整体性，顶部种植藤蔓植物，遮蔽阳光，增加景观效果，形成一种大跨径平拉式筒网状人行景观悬索桥，可以同时兼顾人行景观悬索桥的美学性和使用安全性。

采用单叶双曲面空间缆索体系代替平行钢丝缆索，单叶双曲面空间缆索体系由单叶双曲面空间缆索、椭圆形刚性加劲环和双螺旋钢丝箍筋组成，三者协同工作，形成筒网状空间缆索体系的人行景观悬索桥，可充分发挥空间缆索体系的优势，提高了人行景观悬索桥的结构空间刚度，空间缆索结构体系具有良好的力学性能。

单叶双曲面空间具有优美的小蛮腰曲线外形，婀娜多姿，美丽的正反向dna双螺旋四条钢丝箍筋缠绕单叶双曲面筒网状空间缆索，立面丰富，造型美观；沿着四条空间交叉的正反向双螺旋钢丝箍筋，种植藤蔓遮蔽阳光，生态环保桥梁，风景如画，增加生态景观效果，藤蔓草双螺旋缠绕长条形桥面板四周，犹如进入树林间的绿荫小道，又能欣赏峡谷风景，美极了的景象，丰富了景区人文内涵。

藤蔓草双螺旋缠的筒网状空间缆索体系的人行景观悬索桥，游客在筒网状缆索体系中行走，安全性得到保障，协调了人行悬索桥的美学性和安全性。

人行悬索桥属于柔性悬索桥范畴，随着人行悬索桥跨径不断增加，其长宽比越来越大，超大跨径人行悬索桥的侧向刚度不足，影响了游客行走人行悬索桥的舒适性，超大跨径人行悬索桥抗扭刚度不足，其抗风稳定性稳定性问题已经日益引起重视。

单叶双曲面筒网状空间缆索体系具有良好的抗扭刚度和抗侧刚度，可大幅度提高其颤振抗风稳定性，单叶双曲面空间空间缆索具有水平分力，提高了其抗侧刚度，减少了人行悬索桥在摇摆位移幅值，可以大幅度提高其扭转发散静风稳定性，因此，筒网状单叶双曲面空缆索体系悬索桥具有良好的抗风稳定性。

经典平行钢丝缆索悬索桥是左右两股缆索悬吊桥面加劲梁的结构体系，随着人行悬索桥的跨径增加，缆索重量不断增加，修建大跨径人行悬索桥需要采用临时猫道缆索体系的施工技术方案，施工复杂，增加了人行悬索桥结构的造价。

筒网状缆索体系将粗重的集中缆索改为分散的空间钢丝缆索，减轻单股缆索的重量，可轻松拽拉细直径的钢丝缆索缆索过河，使用简单支撑架，就可以安装多股钢丝缆索到位，施工方便，单叶双曲面筒网状空间缆索体系悬索桥是一种平拉式人行悬索桥，非常适合偏远峡谷山区悬索桥的施工条件。

筒网状缆索体系人行景观悬索桥也采用平拉式悬索桥新价格形式，桥面结构是直接铺设在主缆悬索之上，没有吊索，结构简洁，其垂跨比采用1/40～1/20，桥面坡度平缓适合游客行走；单叶双曲面筒网结构是变截面结构，其下象限点连线为双曲线形状，呈现中间高和两端低的状态，考虑这个有利因素，筒网状缆索体系的平拉式人行景观悬索桥比传统平拉式人行悬索桥的坡度更平缓，可以确保游客行走舒适度的要求。

曲面状空间桁架式加劲梁与单叶双曲面空间缆索的二者底部匹配吻合，空间桁架式加劲梁采用椭圆弧形断面形式，外型美观，桁架式加劲梁上铺设木质桥面板结构或者钢化玻璃桥面板，游客可平稳行走在峡谷景区人行悬索桥之上。

桥面板采用透明钢化玻璃桥面，游客行走在玻璃桥面之上，饱览峡谷景色风光，漫步峡谷上空惊险刺激，感受了大自然的神秘，仿佛漫步在空中，踩着白云，脚下就是滚滚江水，十分的令人震撼和惊心动魄。

采用双螺旋钢丝箍筋的筒网状围护结构代替传统栏杆，提高了人行景观悬索桥的使用安全性。

新型人行悬索桥桥塔采用曲线形双肢桥墩柱支撑巨型椭圆钢环的结构形式，其寓意为大力巨神双手托起太阳，造型美观，受力合理，单叶双曲面空间缆索锚固于巨型椭圆钢环之上，受力可靠。

峡谷景区地质条件优良，人行悬索桥锚碇基础可以采用隧道锚碇结构形式，锚碇基础造价低，平拉式筒网状空间缆索体系人行景观悬索桥适合建造在峡谷景区。

巨型椭圆钢环背面设置四根悬索桥背索，四根悬索桥背索分为两组，分别锚固于两个锚碇之中，利用巨型椭圆钢环和双肢桥墩柱支撑结构作为传力构件，将单叶双曲面状分散的缆索拉力转换为四根悬索桥背索拉力，确保巨型椭圆钢环桥塔结构的扭转和弯曲内力和变形得到有效控制，结构受力合理。

单叶双曲面筒网状空间缆索体系、双肢桥墩柱和桥面系结构均可在工厂预制生产成品，在施工现场装配式施工，形成装配的平拉式筒网状人行景观悬索桥，化整为零，具有工业化生产的技术优势。

利用峡谷景区优良的地质条件，可方便地施工隧道式锚碇基础结构，然后施工曲线形双肢桥墩柱，安装巨型椭圆钢环形塔帽，形成人行景观悬索桥桥塔，依据平拉式悬索桥的施工技术，悬挂安装单叶双曲面筒网状空间缆索，筒网状空间缆索内部安装固定多道椭圆形刚性加劲环，筒网状空间缆索外部缠绕双螺旋钢丝箍筋，安装单叶双曲面状空间桁架桥面加劲梁，在加劲梁桥面上铺设透明玻璃桥面板，种植双螺旋的藤蔓草，遮蔽阳光，形成一种筒网状缆索体系的平拉式人行景观悬索桥，具有造型漂亮、结构简洁、生态环保、装配式施工方便、使用安全性强和抗风稳定性好等优点。

附图说明

图1是一种大跨径平拉式筒网状人行景观悬索桥的三维示意图；

图2是图1的支座处局部三维示意图；

图3是图1的桥塔结构的三维示意图；

图4的筒网状空间缆索体系的局部三维示意图；

图5是图1的空间桁架式加劲梁的桥面系示意图；

图6是图1的锚碇基础示意图；

图中有：悬索桥桥塔1；曲线形双肢桥墩柱11；巨型椭圆钢环形塔帽12；筒网状空间缆索体系2；单叶双曲面空间缆索网21；椭圆形刚性加劲环22；双螺旋钢丝箍筋23；悬索桥背拉索24，锚碇3；桥面系4；空间桁架式加劲梁41；槽钢连接件42；玻璃桥面板43；螺旋状藤蔓草植物5。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明做进一步具体说明。

实施例1：

本发明的一种大跨径平拉式筒网状人行景观悬索桥，包括悬索桥桥塔1、筒网状空间缆索体系2、锚碇3、桥面系4和螺旋状藤蔓草植物5，其特征在于：悬索桥桥塔1由曲线形双肢桥墩柱11和巨型椭圆钢环形塔帽12组成，巨型椭圆钢环形塔帽12固定在曲线形双肢桥墩柱11之上；所述的的网状空间缆索体系2由单叶双曲面空间缆索网21、椭圆形刚性加劲环22、双螺旋钢丝筛筋23和悬索桥背拉索24组成，单叶双曲面空间缆索网21是下垂的单叶双曲面筒网状构型，单叶双曲面空间缆索网21锚固于巨型椭圆钢环形塔帽12之上，在单叶双曲面空间缆索网21内部设置多道椭圆形刚性加劲环22，双螺旋钢丝箍筋23是由正双螺旋线和反双螺旋线共四条空间曲线组成，双螺旋钢丝箍筋23缠绕在单叶双曲面空间缆索网21外面，悬索桥背拉索24共四根分为左右两组，一端锚固于巨型椭圆钢环形塔帽12之上，一端锚固于锚碇3之中；桥面系4设置在筒网状空间缆索体系2之中，行人是在筒网状空间缆索体系2的内部空间中行走，螺旋状藤蔓草植物5缠绕在单叶双曲面空间缆索网21外部，遮蔽阳光。

所述的桥面系4由空间桁架式加劲梁41、槽钢连接件42和玻璃桥面板43组成，空间桁架式加劲梁41搁置在单叶双曲面空间缆索网21的底部，槽钢连接件42焊接在空间桁架式加劲梁41的顶面钢管之上，槽钢连接件42构成的平面钢框，在平面钢框中内嵌玻璃桥面板43。

实施例2：

本发明的一种大跨径平拉式筒网状人行景观悬索桥的施工方法，包括以下步骤：

第一步：根据峡谷景区的地质地形、地貌条件要求，进行人行景观悬索桥的桥址选择，施工锚碇3，施工曲线形双肢桥墩柱11，安装巨型椭圆钢环形塔帽12，形成悬索桥桥塔1；

第二步：安装悬索桥背拉索24，牵引钢丝缆索过河，多股钢丝缆索空间交叉形成单叶双曲面空间缆索网21，单叶双曲面空间缆索网21锚固于巨型椭圆钢环形塔帽12之上，在单叶双曲面空间缆索网21内部，安装多道椭圆形刚性加劲环22，在单叶双曲面空间缆索网21外部，缠绕正反两方向的双螺旋钢丝箍筋23，形成筒网状空间缆索体系2；

第三步：钢管焊接形成空间桁架式加劲梁41，空间桁架式加劲梁41搁置在单叶双曲面空间缆索网21的底部，在空间桁架式加劲梁41的顶面钢管之上，将槽钢连接件42焊接形成平面钢框，在平面钢框中内嵌玻璃桥面板43，形成桥面系4；

第四步：种植藤蔓草，螺旋状藤蔓草植物5缠绕在单叶双曲面空间缆索网21外部，遮蔽阳光；

第五步：安装栏杆和彩灯，建成筒网状空间缆索体系的平拉式人行景观玻璃悬索桥，接待游客，投入运营使用。

实施例3：

一座西藏雅鲁藏布江的人行景观玻璃悬索桥，主跨径为200m，为了满足峡谷风景区景观和使用安全性要求，为了继承西藏墨脱藤网桥的特色，采用大跨径平拉式筒网状人行景观悬索桥的结构方案

悬索桥桥塔由曲线形双肢桥墩柱和巨型椭圆钢环形塔帽组成，寓意为巨人托起太阳，桥塔采用桩基础，桥塔最高处为25米，曲线形双肢桥墩柱采用两个1.4米×1.4米的钢管混凝土柱，曲线形双肢桥墩柱之间设置二道连梁，巨型椭圆钢环形塔帽为竖直椭圆造型，椭圆高为10米，椭圆宽为8米，椭圆钢环形塔帽采用1.0米×1.0米的钢管混凝土环形结构。

筒网状空间缆索体系由单叶双曲面空间缆索、椭圆形刚性加劲环、双螺旋钢丝箍筋和悬索桥背拉索组成，单叶双曲面空间缆索为正反两方向旋转共计24根缆索，空间缆索依据彭色列三角形闭合定理布置，每股缆索直径为0.2m高强钢丝缆索，采用2000mpa的φ5.2mm高强钢丝，缆索交叉点采用专用夹具固定。

单叶双曲面空间缆索内部设置椭圆形刚性加劲环，环间距为10米，共计20个，采用空心钢管制作，从跨中处的直径300mm壁厚12mm钢管线型变化到支座处的直径400mm壁厚16mm钢管，椭圆形刚性加劲环与单叶双曲面空间缆索采用专用连接器连接。

正反两个方向的双螺旋钢丝箍筋缠绕在单叶双曲面空间缆索外部，四条钢丝箍筋交叉相交于上下左右四个象限点，每股缆索直径15.2mm的钢绞线。悬索桥背拉索一个桥塔设置四根，分为左右两组，每股缆索直径为0.3m高强钢丝缆索，采用2000mpa的φ5.2mm高强钢丝，悬索桥四根背拉索分散布置，可确保巨型椭圆钢环桥塔结构的扭转和弯曲内力和变形得到有效控制。

单叶双曲面空缆索、内部椭圆形刚性加劲环和双螺旋钢丝箍构成筒网状空间缆索体系悬索桥，三者协同工作，具有良好的抗扭刚度，可大幅度提高其抗风稳定性。

桥面系由空间桁架式加劲梁、槽钢连接件和玻璃桥面板组成，空间桁架式加劲梁采用空心钢管制作，空间桁架式加劲梁采用椭圆弧形断面，空间桁架式加劲梁的下部椭圆弧形钢管直径与椭圆形刚性加劲环钢管直径相同，其余弦杆均为直径300mm壁厚8mm钢管，腹杆为直径200mm壁厚6mm钢管，空间桁架式加劲梁搁置在单叶双曲面空间缆索之上，空间桁架式加劲梁的底部曲面与单叶双曲面空间缆索的底部曲面吻合。

在空间桁架式加劲梁的桥面处，槽钢连接件焊接在空间桁架式加劲梁的顶面钢管之上，槽钢连接件采用25号槽钢，在槽钢连接件构成的钢框里面内嵌玻璃桥面板，游客行走在玻璃桥面之上，脚下江水滔滔，非常震撼和刺激。

两岸种植藤蔓草，螺旋状藤蔓草植物沿着正反两方向的双螺旋钢丝箍筋生长，遮蔽阳光，提升景观效果，远远望去，风景如画，美轮美奂，生态桥梁，增加峡谷景区的人文内涵。

安装金属栏杆，悬挂安全网，安装led彩灯，修建桥头景观平台，形成筒网状空间缆索体系的平拉式人行景观玻璃悬索桥，运用使用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。