結構師眼中的雲端廊橋

被譽為世界第一懸挑玻璃景觀廊橋的天下龍缸·雲端廊橋工程位於重慶市雲陽縣龍缸國家地質公園內,是由雲陽巴鄉清旅遊開發有限公司投資、中機中聯工程有限公司設計-施工總承包建設的絕世工程。廊橋建設過程中,經清華大學牽頭, 西南交通大學與重慶大學等眾多機構參與,工程師們進行了多次風動、減震荷載實驗。


該建築物是人類利用自然、發揮創造力的又一人間奇蹟,其主要特點表現在:

1、單臂懸挑長度大

廊橋建在海拔1010米高的懸崖上,其懸挑長度26.68米,廊橋距離地面高度718米,步道寬約3.4米,長約50米,是世界最長懸挑玻璃廊橋,比舉世聞名的美國科羅拉多大峽谷玻璃廊橋懸挑還長5m多。低空跳傘最多次數世界紀錄保持者MilesDaisher和中國翼裝飛行跳傘第一人徐凱當天表演了低空跳傘,此次跳傘將申請世界吉尼斯記錄。



2、項目所處場地複雜

廊橋所處場地為距離水面700m高的山頂崖壁,場地複雜。為保證場地穩定,在臨崖邊的樁基礎外側設置了4排錨杆對崖邊巖體進行加強,同時對臨崖邊的第一排樁進行了失效驗算,確保在極端情況下(即第一排樁失效)結構仍然處於安全狀態。


3、所處風場條件複雜

廊橋為700m高臨崖結構,風場條件複雜,規範的風荷載取值已不適用於該項目,為此對廊橋進行了風洞實驗及風場數值模擬,確定可靠的結構體形係數、陣風係數、風振係數等必要的風荷載計算參數。

4、橋體豎向自振頻率超限

為滿足建築美觀要求及節約成本,將鋼箱梁截面控制在800×2200(高)範圍內,導致橋體豎向自振頻率為2.4HZ<規範允許的3HZ,豎向自振頻率超限。通過比選分析,在橋體懸挑端部設置8個各0.75t的TMD阻尼器來控制橋體豎向加速度,設置阻尼器後橋體豎向加速度最大值由0.53m/s2減小至0.14m/s2,滿足舒適度要求。

5、懸挑結構的抗傾覆設計

該廊橋為臨崖大懸挑結構,結構的抗傾覆至關重要,設計時設置了兩道防線,確保結構的安全。第一道防線——配重,在壓固區的鋼箱梁內部灌注混凝土來滿足結構的抗傾覆要求。第二道防線——抗拔樁,將距崖邊第二排樁開始設計為抗拔樁同時與鋼箱梁整澆在一起,形成結構抗傾覆的第二道防線。懸挑部分所採用的是無鋼架支撐設計,它是以50米長度的鋼箱梁為架構,一頭伸出絕壁外26.68米,另一頭20多米鋼箱梁用多根直徑1.5米的大錨樁錨入15米深的巖體內。僅這50多米的鋼箱梁就要用掉900噸鋼材。可以說,遊客廊橋賞景所邁出的每一步,都是由眾多先進科技乃至專利托起的。

6、大震彈性分析

為了達到抗風減震的效果,保證遊客賞景的舒適度,廊橋的設計抗震能力在8級以上,還可以抵抗14級颱風。通過SP2000軟件,在大震作用下對結構進行彈性分析,分析結果顯示結構的抗彎承載力及變形均處於彈性階段,結構具有良好的抗震性能。

7、橋面玻璃地板設計

為了適應廊橋鋼箱梁結構在颶風和地震狀況下的變形,保證踏面玻璃不被破壞,104塊連接踏面玻璃和鋼箱梁的不鏽鋼支座採用可以容許有一定轉動的鉸接特殊設計。

廊橋踏面採用專門定製的52塊三層15mm+1.52mmSGP+15mm+1.52mmSGP+15mm厚夾膠鋼化超白玻璃,全透明(無任何遮擋)淨寬1.8米。玻璃作為主要承載構件,經過靜力破壞試驗,極限承載能力達到91.82KN/m2,保證了使用安全。

8、BIM應用技術

在工程的設計和施工中均採用了BIM技術,對主體廊橋鋼箱梁的拼裝和頂推進行了BIM模擬。

9、檢測

工程完成後,做了滿載、偏載試驗和應力、變形、阻尼減振檢測等, 檢測結果完全與設計分析吻合。

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