结构师眼中的云端廊桥

被誉为世界第一悬挑玻璃景观廊桥的天下龙缸·云端廊桥工程位于重庆市云阳县龙缸国家地质公园内,是由云阳巴乡清旅游开发有限公司投资、中机中联工程有限公司设计-施工总承包建设的绝世工程。廊桥建设过程中,经清华大学牵头, 西南交通大学与重庆大学等众多机构参与,工程师们进行了多次风动、减震荷载实验。

结构师眼中的云端廊桥


该建筑物是人类利用自然、发挥创造力的又一人间奇迹,其主要特点表现在:

1、单臂悬挑长度大

廊桥建在海拔1010米高的悬崖上,其悬挑长度26.68米,廊桥距离地面高度718米,步道宽约3.4米,长约50米,是世界最长悬挑玻璃廊桥,比举世闻名的美国科罗拉多大峡谷玻璃廊桥悬挑还长5m多。低空跳伞最多次数世界纪录保持者MilesDaisher和中国翼装飞行跳伞第一人徐凯当天表演了低空跳伞,此次跳伞将申请世界吉尼斯记录。

结构师眼中的云端廊桥


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2、项目所处场地复杂

廊桥所处场地为距离水面700m高的山顶崖壁,场地复杂。为保证场地稳定,在临崖边的桩基础外侧设置了4排锚杆对崖边岩体进行加强,同时对临崖边的第一排桩进行了失效验算,确保在极端情况下(即第一排桩失效)结构仍然处于安全状态。

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3、所处风场条件复杂

廊桥为700m高临崖结构,风场条件复杂,规范的风荷载取值已不适用于该项目,为此对廊桥进行了风洞实验及风场数值模拟,确定可靠的结构体形系数、阵风系数、风振系数等必要的风荷载计算参数。

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4、桥体竖向自振频率超限

为满足建筑美观要求及节约成本,将钢箱梁截面控制在800×2200(高)范围内,导致桥体竖向自振频率为2.4HZ<规范允许的3HZ,竖向自振频率超限。通过比选分析,在桥体悬挑端部设置8个各0.75t的TMD阻尼器来控制桥体竖向加速度,设置阻尼器后桥体竖向加速度最大值由0.53m/s2减小至0.14m/s2,满足舒适度要求。

结构师眼中的云端廊桥

5、悬挑结构的抗倾覆设计

该廊桥为临崖大悬挑结构,结构的抗倾覆至关重要,设计时设置了两道防线,确保结构的安全。第一道防线——配重,在压固区的钢箱梁内部灌注混凝土来满足结构的抗倾覆要求。第二道防线——抗拔桩,将距崖边第二排桩开始设计为抗拔桩同时与钢箱梁整浇在一起,形成结构抗倾覆的第二道防线。悬挑部分所采用的是无钢架支撑设计,它是以50米长度的钢箱梁为架构,一头伸出绝壁外26.68米,另一头20多米钢箱梁用多根直径1.5米的大锚桩锚入15米深的岩体内。仅这50多米的钢箱梁就要用掉900吨钢材。可以说,游客廊桥赏景所迈出的每一步,都是由众多先进科技乃至专利托起的。

6、大震弹性分析

为了达到抗风减震的效果,保证游客赏景的舒适度,廊桥的设计抗震能力在8级以上,还可以抵抗14级台风。通过SP2000软件,在大震作用下对结构进行弹性分析,分析结果显示结构的抗弯承载力及变形均处于弹性阶段,结构具有良好的抗震性能。

7、桥面玻璃地板设计

为了适应廊桥钢箱梁结构在飓风和地震状况下的变形,保证踏面玻璃不被破坏,104块连接踏面玻璃和钢箱梁的不锈钢支座采用可以容许有一定转动的铰接特殊设计。

廊桥踏面采用专门定制的52块三层15mm+1.52mmSGP+15mm+1.52mmSGP+15mm厚夹胶钢化超白玻璃,全透明(无任何遮挡)净宽1.8米。玻璃作为主要承载构件,经过静力破坏试验,极限承载能力达到91.82KN/m2,保证了使用安全。

结构师眼中的云端廊桥

8、BIM应用技术

在工程的设计和施工中均采用了BIM技术,对主体廊桥钢箱梁的拼装和顶推进行了BIM模拟。

9、检测

工程完成后,做了满载、偏载试验和应力、变形、阻尼减振检测等, 检测结果完全与设计分析吻合。

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