空间曲梁单边悬索桥静载试验分析*

上海建工集团股份有限公司 上海 200080

1 工程概况

上海国际旅游度假区空间曲梁单边悬索桥东桥结构形式为空间悬索弯桥，主体结构分为主桥、副桥2部分，主桥为异形钢箱梁构造，主桥外缘通过吊索与主缆连系，副桥为“Y”形臂构造，上肢与主桥内缘连系，下肢张拉环索并通过法向索与主桥连系。主桥、副桥、与索塔的钢结构均采用Q345型钢材，背索、主缆、吊索、环索与法向索采用预应力钢丝。图1为全桥三维视图。

图1 东桥三维视图

2 试验方案

在很长的一段时间内，人行桥因其工程体量较小、受力较小等特点并不为工程界所重视。2008年10月美国弗吉尼亚州1座人行悬索桥因锚固端断裂垮塌导致10人坠落。在此之后，西方国家加大了对人行桥的试验研究。目前，由于国内对于人行桥的荷载试验尚处于探索阶段，并没有专门的技术规范，故本次静载试验方案参考了部分相关规范。

2.1 加载方案

本次静载试验分为8个加载工况：全桥空载，主桥空载、副桥半载，主桥空载、副桥满载，主桥半载、副桥满载，全桥满载，全桥偏载，主桥满载、副桥空载，全桥卸载。其中，全桥满载、全桥偏载为主控工况，其试验结果将作为桥梁最终验收依据。

全桥满载、全桥偏载的加载数值参照JTG D60—2004《公路桥涵设计通用规范》计算。其中主桥加载数值由人群荷载、桥面二期铺装荷载与栏杆荷载组合计算，副桥加载数值由人群荷载、桥面玻璃荷载与栏杆荷载组合计算。各工况荷载数值总结于表1。

表1 静载试验各工况荷载值

为避免温度变化对标高等指标的影响，此次静载试验各工况均于凌晨进行。同时考虑到静载试验时，桥底航道已开挖完毕，取水较为方便，故此次试验采用水袋加载。

2.2 测量内容与测点布置

本次静载试验的各轴位置分布如图2所示，其主要测量内容为[1-2]：

图2 各轴位置分布示意

3 有限元分析

为确保静载试验安全实施并达到预期目的，必须在试验前通过有限元分析计算出各加载工况下的理论值。

有限元分析采用Midas/Civil软件，主桥钢箱梁与副桥玻璃采用板单元建模，主缆、背索、吊索、法向索、环索采用只受拉桁架单元（索单元）建模，其余杆件采用梁单元建模，有限元模型如图3所示。

图3 全桥有限元模型

4 实测结果与理论结果对比

由于篇幅的限制，因此本文仅列出有代表性的典型部分测点的实测值与理论值对比结果。本工程所选择的典型测点如下[3-4]：

从下述典型测点处的对比图可知，桥梁的索力、标高等指标的实测值与理论值趋势一致，吻合度较好。

索力测量结果如图4～图9所示，标高增量测量结果如图10、图11所示。

图4 ⑧轴吊索索力实测值与理论值

图5 ⑧轴吊索索力实测值与理论值

图6 ⑧轴处1#背索索力实测值与理论值

图7 ⑧轴处2#背索索力实测值 与理论值

图8 ′轴处1#背索索力实测值与理论值

图9 轴处2#背索索力实测值 与理论值

图10 主桥跨中（轴）外缘标高实测值与理论值

图11 主桥跨中（轴）内缘 标高实测值与理论值

5 结语

我国目前对于人行桥荷载试验的资料较为欠缺，本文以上海迪士尼人行景观桥东桥的静载试验为背景，阐述了静载试验的方案制订、荷载计算、测点布置、理论分析及实测对比全过程。此次试验作为桥梁验收的重要依据，也可为日后同类工程提供参考。