世界上最长的人行悬索桥是如何抗震的？|主梁|地震|悬索桥|桥体

你知道现今世界最长、跨度最大的人行悬索桥是哪个吗？

它就是位于山东省临沂市天蒙旅游区内的天蒙山人行悬索桥。

该桥全长505.5米、主跨420米，桥面距离山谷谷底的高度为143米，大桥主梁宽4米、人行道宽2.4米。

天蒙山人行悬索桥

看完上面这一组数据，相对桥的宽度、桥的跨度以及它到谷底的距离，从整体上看就显得很细长了，外加它还是悬索桥，这就如同一根柔软的细绳悬在两边的山峰之间，如果桥体受到巨大的外力，比如山谷中刮大风或者发生地震，桥就可能因为发生很大的变形而变得不稳定、不安全。

从远处看，就如同一根“细绳”连接着两边的山峰

除了上面说的不利因素，还有一个更大的挑战等着天蒙山人行悬索桥的设计人员。

那就是工程所在地的位置……

从大地构造位置上看，天蒙山位于华北断块区东南的鲁西断块内，紧邻沂沭断裂带，这是一条宽缓的断裂带，断裂切割深度直达地壳的底部；它从第三纪末期到现在一直保持着间歇式的差异上升运动，控制着断块内的地震活动。根据史料记载，周边曾经发生过多次破坏性的地震，对于工程所在位置的影响烈度达到了5-6度。

沂沭断裂带的区域地质简图

再就是悬索桥连接天蒙山望海楼和玉皇顶两个山峰，横跨巨大的V型山谷，山谷的自然条件十分复杂，特殊的地形不仅会汇聚强大的风力，而且还会增大对地震的响应。比如说，当桥两端的山峰在地震中的位移发生不同步时，桥梁所受到的地震力就会比安置在平原地区地表的建筑大得多。

不仅如此，复杂的场地条件还会使得地震动的峰值在空间分布上有较大的变化，并且桥梁两端的两座山峰的地质情况各不相同，这些问题都给大桥的抗震设计造成了更大的难题。

所以，为了保证桥的稳定性和安全性，天蒙山人行悬索桥的抗震及抗风设计就显得尤为重要了。于是，设计者们对大桥两端的地震反应谱进行了专门的研究，并对桥的抗震性能进行了非常严格的保守设计。

为了让这条结构力学意义上的“软绳”保持稳定，除了一般悬索桥的吊索外，工程师们还在桥梁的两侧设置了向下拉的抗风缆装置。

抗风揽

仅仅从名字上看，抗风缆装置系统是用以抗风的，实际上，它也同样用以抗震。

除了桥板上面的吊索外，桥板下的抗风揽索也是重要结构

首先，抗风缆装置的存在使得桥体结构始终处于“绷紧”的约束状态，当地震横向力到来时，能将其及时抵消掉，让桥体结构不会随着横向力的反复施加而跟着一起大幅度震动起来，始终维持相对稳定，抗风缆对地震影响下的结构具有很好的减震效果，保证了桥体结构的安全性。也就是说，这种抗风缆装置设计的巧妙之处就在于，当地震来临时，不仅能约束桥的摆动，还能消耗地震产生的能量，进而保证大桥的安全。

悬索桥跨越山谷的示意图

除了抗风缆设计外，为了进一步改善桥体结构的稳定性能，还必须采取措施提高桥面结构刚度以确保安全。

悬索桥的桥面受力结构由工型钢制成的横梁和纵梁交叉组成，中间用X型角钢进行加劲，与钢结构纵梁通过高强螺栓连接；采用这种结构形式，在保障强度的同时大幅降低了桥体结构的重量，进而提高了桥梁的抗震性能。

X型角钢

最后，给我们的基建工程师们点个赞，人行悬索桥本身就是很容易晃动的柔性结构，再加上工程所处的大地构造位置不是那么完美，但是他们依然能够克服各种困难，建造出世界上最长的人行悬索桥，实属不易。

本文图片来源于网络

参考文献

1. 郭琦.《蒙山人行索桥大体积混凝土温度裂缝控制技术研究》

2. 张清旭.《大跨度钢结构人行悬索桥受力性能对比分析》

3. 刘晓丰.《人行悬索桥风缆线形及抗震性能研究》

4. 田中旭.《抗风缆在刘家峡大桥非一致横向地震激励中的影响》

5. 向思字.《抗风缆布置形式对人行悬索桥静风稳定性影响分析》