空間曲梁單邊懸索橋靜載試驗分析*

上海建工集團股份有限公司 上海 200080

1 工程概況

上海國際旅游度假區空間曲梁單邊懸索橋東橋結構形式為空間懸索彎橋，主體結構分為主橋、副橋2部分，主橋為異形鋼箱梁構造，主橋外緣通過吊索與主纜連系，副橋為“Y”形臂構造，上肢與主橋內緣連系，下肢張拉環索并通過法向索與主橋連系。主橋、副橋、與索塔的鋼結構均采用Q345型鋼材，背索、主纜、吊索、環索與法向索采用預應力鋼絲。圖1為全橋三維視圖。

圖1 東橋三維視圖

2 試驗方案

在很長的一段時間內，人行橋因其工程體量較小、受力較小等特點并不為工程界所重視。2008年10月美國弗吉尼亞州1座人行懸索橋因錨固端斷裂垮塌導致10人墜落。在此之后，西方國家加大了對人行橋的試驗研究。目前，由于國內對于人行橋的荷載試驗尚處于探索階段，并沒有專門的技術規范，故本次靜載試驗方案參考了部分相關規范。

2.1 加載方案

本次靜載試驗分為8個加載工況：全橋空載，主橋空載、副橋半載，主橋空載、副橋滿載，主橋半載、副橋滿載，全橋滿載，全橋偏載，主橋滿載、副橋空載，全橋卸載。其中，全橋滿載、全橋偏載為主控工況，其試驗結果將作為橋梁最終驗收依據。

全橋滿載、全橋偏載的加載數值參照JTG D60—2004《公路橋涵設計通用規范》計算。其中主橋加載數值由人群荷載、橋面二期鋪裝荷載與欄桿荷載組合計算，副橋加載數值由人群荷載、橋面玻璃荷載與欄桿荷載組合計算。各工況荷載數值總結于表1。

表1 靜載試驗各工況荷載值

為避免溫度變化對標高等指標的影響，此次靜載試驗各工況均于凌晨進行。同時考慮到靜載試驗時，橋底航道已開挖完畢，取水較為方便，故此次試驗采用水袋加載。

2.2 測量內容與測點布置

本次靜載試驗的各軸位置分布如圖2所示，其主要測量內容為[1-2]：

圖2 各軸位置分布示意

3 有限元分析

為確保靜載試驗安全實施并達到預期目的，必須在試驗前通過有限元分析計算出各加載工況下的理論值。

有限元分析采用Midas/Civil軟件，主橋鋼箱梁與副橋玻璃采用板單元建模，主纜、背索、吊索、法向索、環索采用只受拉桁架單元（索單元）建模，其余桿件采用梁單元建模，有限元模型如圖3所示。

圖3 全橋有限元模型

4 實測結果與理論結果對比

由于篇幅的限制，因此本文僅列出有代表性的典型部分測點的實測值與理論值對比結果。本工程所選擇的典型測點如下[3-4]：

從下述典型測點處的對比圖可知，橋梁的索力、標高等指標的實測值與理論值趨勢一致，吻合度較好。

索力測量結果如圖4～圖9所示，標高增量測量結果如圖10、圖11所示。

圖4 ⑧軸吊索索力實測值與理論值

圖5 ⑧軸吊索索力實測值與理論值

圖6 ⑧軸處1#背索索力實測值與理論值

圖7 ⑧軸處2#背索索力實測值 與理論值

圖8 ′軸處1#背索索力實測值與理論值

圖9 軸處2#背索索力實測值 與理論值

圖10 主橋跨中（軸）外緣標高實測值與理論值

圖11 主橋跨中（軸）內緣 標高實測值與理論值

5 結語

我國目前對于人行橋荷載試驗的資料較為欠缺，本文以上海迪士尼人行景觀橋東橋的靜載試驗為背景，闡述了靜載試驗的方案制訂、荷載計算、測點布置、理論分析及實測對比全過程。此次試驗作為橋梁驗收的重要依據，也可為日后同類工程提供參考。