汪学著杭州市城乡建设设计院股份有限公司
摘 要：杭州运河新城单元人行桥为15.9 m 150 m 15.9 m反向芬克式桁架桥，主跨目前居同类型桥梁世界第一。该桥结构高效新颖、造型简洁轻巧、景观效应突出、力学特性合理。主要阐述其设计特点、各阶段内力分析与主要计算成果，以期为以后类似工程借鉴和参考。
关键词：反向芬克桁架桥;人行桥;静力分析;动力分析;
1 概述
杭州运河新城单元人行桥采用反向芬克式桁架结构，见图1。跨径布置15.9 m 150 m 15.9 m, 桥面宽7.1 m, 梁高1.8 m。桥头与地面之间采用人行台阶连接，由于东岸河岸距离红线较近，故东岸人行台阶布置于主桥南侧，北侧设置自动扶梯；西岸人行台阶呈喇叭形直接与地面连接，中间设置自动扶梯，扶梯考虑无障碍通行要求与景观协调，在边塔附近设置垂直电梯。
图2 空间杆系模型离散图示
表3 主要控制工况
工况
说 明
工况
说 明
1
吊装节段1
9
张拉3号、6号桅杆拉索
2
吊装节段2
10
张拉4号、5号桅杆拉索
3
吊装节段3
11
拆除临时拉索4
4
吊装节段4
12
拆除临时拉索3
5
吊装节段5
13
拆除临时拉索2
6
张拉1号、2号主塔拉索
14
拆除临时拉索1
7
张拉1号、8号桅杆拉索
15
激活二期荷载
8
张拉2号、7号桅杆拉索
16
成桥运营
温度计算按整体升温25℃,整体降温25℃,梯度温度按BS5400第二篇4.1.2及5.4.5条选用。同时考虑构件间的温差，按斜拉索与钢主梁±10℃取用。
4.5成桥索力确定
基于4.3节所述的成桥调索原则，使用Civil软件中的未知荷载系数法进行调索，控制桅杆、桥塔的顶部纵桥向位移以确保主塔和桅杆以轴向受压为主。
同时控制主梁上拉索锚点的竖向位移以确保主梁不发生较大的下挠。
对于跨中位置的拉索，需要确保其具有一定的安全储备，使其在活载作用下不发生完全卸载。
拉索编号示意图见图3。采用以上约束条件并经过调整后得到的索力如表4所示。
图4 一阶屈曲模态(屈曲系数99.1)
在模型中准确模拟每一阶段的施工工序，计算得到各施工阶段结构最不利状态。
根据施工阶段的计算结果，主梁最大压应力为90.13 MPa, 最大拉应力为51.05 MPa, 满足要求。
主塔最大压应力为79.34 MPa, 最大拉应力为22.80 MPa, 满足要求。
拉索最大应力为540 MPa, 满足要求。
4.8使用阶段主要构件计算结果4.8.1主塔
主塔最大压应力为143 MPa, 均出现在1号、8号主塔塔顶锚固位置，未出现拉应力，满足要求。
4.8.2主梁
主纵梁最大应力发生在1号主塔和1号桅杆之间的钢梁的跨中位置，其值为144 MPa, 根据钢结构设计规范，由于全桥纵梁共5种截面类型，考虑各截面可能的最不利情况下的有效截面折减，计算得到各截面折减后最大应力为171 MPa, 满足要求。
4.8.3拉索
各个型号拉索的最大内力分别为4 383.2 kN、1 184.7 kN、398.7 kN,其钢丝设计强度为1 860 MPa, 破断荷载分别为14 322 kN、8 072.4 kN、1 562.4 kN,其安全系数分别为3.27、6.81、3.92,拉索安全储备充足。
4.8.4刚度
在活载荷载组合下，主梁最大挠度为182.21 mm, 满足规范要求。
4.8.5整体稳定
一阶稳定系数为13.67,表现为主塔的横桥向屈曲，见图5,满足规范要求。
图8 建成后的效果
参考文献
[1] 张姚.反向芬克式桁架人行桥结构体系研究与初步设计[D].西南交通大学，2018.
[2] 卫星，李俊，强士中.桁加劲梁悬索桥耳板节点抗疲劳性能研究[J].公路交通科技，2009,(4).
[3] 张妮.美国犹他谷州立大学人行桥[J].世界桥梁，2019,(3).
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[5] J** D64-2015 公路钢结构桥梁设计规范[S] .北京：人民交通出版社，2015.
[6] 杭州市城乡建设设计院股份有限公司.杭州市运河湾人行桥施工图[M].2020.
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