请叫我工程师 | 爱工程
我不是绘图器，请叫我工程师。
作为一名工程师，从事桥梁设计4年，从最初的参照模仿到独立完成桥梁设计，每个阶段都是新的挑战，也是新的机遇，总能从中有所收获。总体来说，设计是结合常规与创造的事情，工作中常会碰到新的桥梁形式，面对新的问题，如何解决是一件非常有趣的事情。
前不久就碰到这样一个小项目，要求完成一座玻璃桥面的人行桥设计。该桥上部结构采用钢梁，下部结构采用柱接桩基础，亭子立柱及横梁采用钢管，桥面、亭子面层和栏杆采用玻璃结构。
桥梁方案设计阶段的日景与夜景
下部基础和上部钢梁在桥梁设计中属于常规结构，笔者着重从桥面玻璃的选择、划分、连接、计算等方面谈一下设计思路。
之前未曾接触过类似结构，且玻璃材料在桥梁中相对少见，所以笔者边熟悉玻璃材料的性能，边查找资料。
原来，国内外已经有类似工程，例如：美国科罗拉多大峡谷玻璃桥、广西桂林市叠彩区内榕杉湖景区玻璃桥、天津金汤桥引桥和即将建设的张家界大峡谷玻璃桥等。此外，玻璃常用于建筑结构的玻璃幕墙，桥梁上应用较少，没有专门针对桥梁用玻璃的规范或者标准。
美国科罗拉多大峡谷玻璃桥
加拿大冰川人行天桥
为能有更直观的印象，笔者实地考察了天津金汤桥引桥，仔细查看其结构形式，玻璃规格、梁体处理，连接方式，坡度设置等。
此外，为更好地了解玻璃与结构之间以及玻璃与玻璃之间的连接，翻阅了与建筑玻璃幕墙相关的书籍，详细了解玻璃幕墙的支承方式和玻璃与结构之间的具体连接方法。在此基础上拟定本工程可采用的连接方式。
天津金汤桥全景
金汤桥引桥
【材料选择】
桥面玻璃受力形式类似于建筑用地板玻璃，根据以下规范条文要求，结合现场考察结果，本工程桥面拟选用两层19mm厚的均质夹层钢化玻璃。
▶地板玻璃宜采用隐框支承或者点支承。
▶地板玻璃必须采用夹层玻璃。点支承地板玻璃必须采用钢化夹层玻璃，钢化玻璃应进行均质处理。
▶地板夹层玻璃的单片厚度相差不宜大于3mm，且夹层胶片厚度不应小于0.76mm。
▶框支承地板玻璃单片厚度不宜小于8mm，点支承地板玻璃单片厚度不宜小于10mm。
【玻璃分块与连接】
为适应桥梁造型需要，初步拟定了梁体布置。由于桥面为异形结构，为了达到桥梁简约美观的要求，单片玻璃面积应尽量大，以减少玻璃接缝，同时规范对安全玻璃最大许用面积有限制，综合以上因素，拟定了玻璃具体分块形状。
梁体布置图
玻璃分块图
桥面玻璃与下部钢梁的连接方式有两种：框支承和点支承。本设计采用框支承。
点支承需要设置支承装置（驳接爪）连接玻璃面板与钢梁，若采用点支承，在支承点周围会产生应力集中，尤其是玻璃的锐角部位，应力集中现象尤为突出。
为了降低应力集中效应，就需要减小支承间距，设置较密的支承点。由于玻璃形状不规则，导致驳接爪布置很凌乱，无论从桥面看还是从桥下看，都体会不到美感。这就违背了设计的初衷。
金汤桥玻璃面板，顶板驳接爪示意图
金汤桥玻璃面板，底板驳接爪示意图
框支承能有效防止应力集中现象的出现，由于玻璃是用结构胶与下部钢梁粘结在一起的，结构胶的弹性非常好，能够吸收振动和变形，使得框支承具有极佳的抗振性能，有效降低行人过桥对桥梁结构产生的影响。
框支承分为明框支承和隐框支承，因为隐框支承具有很强的装饰效果，表面不露金属框架，大片玻璃连成一片，显得非常美观，使桥面宛如水晶体一般，贴合设计意图，因此本设计采用隐框支承。
平面上，为了满足玻璃的变形要求，玻璃面板之间设置一定宽度的拼接缝，待玻璃安装完成后用结构胶填充。
【结构模型】
整体模型俯视图
整体模型斜视图
本工程采用midas Civil建立整体计算模型，需要注意玻璃与玻璃以及玻璃与钢梁之间连接方式的模拟，一方面玻璃面板之间是用结构密封胶连接的，需要释放板端约束；另一方面，玻璃与钢梁之间采用驳接爪连接，驳接爪只能传递竖向压力，应模拟成仅受压连接。
局部计算主要是选择跨度较大或者形状不规则的单片玻璃计算，框支承地板玻璃强度计算时，应取夹层玻璃的单片玻璃计算；计算框支承地板夹层玻璃的最大挠度可按等效单片玻璃计算；计算框支承地板夹层玻璃的刚度时，应采用夹层玻璃的等效厚度。
4局部处理
为了方便施工，需要对每一片玻璃进行具体放样，放样时需要考虑亭子立柱周围玻璃的处理以及与两侧栏杆地袱相接位置玻璃的处理，此外，为了防止雨雪天桥面湿滑，需要在玻璃表面进行防滑处理，防止行人跌倒或摔伤。
最终桥梁效果图
成桥实拍
注：本桥设计方案已经申请了专利，未经允许，不得抄袭。
全部回复（13 ）
只看楼主 我来说两句-
woniutubu
沙发
不错，多谢分享！！！
2015-04-25 08:44:25
赞同0
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lrg005
板凳
谢谢楼主，好资料，学习了!
2015-04-24 09:10:24
赞同0
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