外倾钢管拱式人行景观桥梁承载能力评定试验研究

外倾钢管拱式人行景观桥梁承载能力评定试验研究

张强兵

（广州建设工程质量安全检测中心有限公司，中国广州，510440）

摘 要：以广州海丝知识城人行天桥为工程背景。该人行天桥为该区域地标式建筑，承载着周边区域的人流通行公共，还承担着周边建筑的美化功能。人行天桥采用外倾的正五边形钢管拱，钢管拱外倾20°，采用斜拉索与主梁相连，以此减小主梁横向漂移。通过桥梁静载试验验证桥梁承载能力满足设计及规范要求，满足设计人群荷载作用下的通行要求。

关键词：外倾钢管拱，人行景观桥，承载能力

中图分类号：U466.1 文献标识码：A 文章编号：

Experimental Study on Bearing Capacity Evaluation of Extra-version Steel Pipe Arch Pedestrian Landscape Bridge

Zhang Qiang-Bing

Guangzhou Testing Centre of Construction Quality & Safety Co.,Ltd, Guangzhou, PRC, 510440

Abstract：Guangzhou Maritime Silk Road Knowledge City Pedestrian Bridge as the engineering background. The pedestrian bridge is a landmark building in the area, carrying the public circulation of people in the surrounding area, and also bearing the beautification function of the surrounding buildings. The pedestrian bridge adopts an outwardly inclined pentagonal steel tube arch, and the steel tube arch is outwardly inclined by 20°.The stay cable is connected to the main beam to reduce the lateral drift of the main beam. Through the bridge static load test, it is verified that the bearing capacity of the bridge meets the design and specification requirements, and meets the traffic requirements under the load of the design crowd.

Keywords：Extra-version steel tube arch，Pedestrian landscape bridge, Carrying capacity

1 工程概况

桥梁结构形式为钢拱桥。主梁采用钢箱梁，拱肋采用正五边形钢管拱。桥梁跨径组合为：4m+26m+36m+55m+22m +1.5m = 144.5m，另设跨径分别为 4.064m、19.0m、15.128m 的3个分支，分支与主桥刚接成为整体，梁高1.2m。主跨的拱肋计算跨径58m，拱高23.2m，计算矢跨比为1/2.5，拱肋整体外倾20°，拱肋拱轴线为二次抛物线方程（y=-23.2x2/292），拱肋截面为正五边形，拱脚至拱顶为变截面，板厚为30mm。桥面为变宽4m~6m。共设 4 个梯道及 2 个垂直升降电梯，梯道全宽 3.5/4m，拱肋、主桥及梯道上下部为钢结构，接承台灌注桩基础。吊杆索具有可更换性。共设置13 根吊索。吊索沿主拱肋及主跨均为对称布置，在拱肋拱轴线上间距为2.5m，在主梁中心线上间距为3.0m，均采用单吊索。吊索采用HDPE护套平行钢丝，拱吊杆索上端为吊耳，下端为可张拉式锚箱。考虑到疲劳、吊装、及可更换性，吊索设计安全系数3.0以上。桥梁概貌如图1所示。

图1 桥梁概貌

人行天桥人群荷载：按《城市人行天桥与人行地道技术规范》[1]（CJJ 69-95）规定取值；桥面宽度：主桥：0.2m（栏杆）+3.6m~5.6m（人行道）+0.2m（栏杆）=4m~6m。本文主要研究设计荷载作用下桥梁的承载能力状况。

2 计算模型

采用midas/civil大型有限元软件建立桥梁模型如图2所示。设计人群荷载作用下桥梁内力包络图如图3所示。试验满载作用下桥梁内力图如图4所示。试验效率ƞ=0.83。满足《城市桥梁检测技术标准》[2]（DBJ/T 15-87-2011）验收性荷载试验的要求。

图2 桥梁计算模型

图3 人群荷载作用下桥梁内力包络图

图4 试验满载作用下桥梁内力图

3 试验测试

采用静载试验方法评定桥梁的承载能力，静载重物采用重物块加载，最大加载重量为40t，试验加载现场如图5所示。桥梁荷载试验结果如表1~表3所示，主要测试内容为：检测跨截面在试验荷载下的静应变；检测跨截面在试验荷载下的静挠度；同时应监测拱肋变形、索力、桥墩沉降、主梁焊缝等。

图5 试验加载现场

表1 挠度实测值与理论值比较（mm）

表2 拱顶位移的实测值和计算值比较（mm）

表3 各测点应变的实测值和计算值比较（）

由表1~表3可知：中跨测点的实测弹性挠度值与理论计算挠度值的比值（校验系数）在0.83~0.87之间，能满足规范[2,3]中对挠度校验系数的规定：各应变测点的实测应变值与对应的理论计算值的比值（校验系数）在0.73～0.83之间，能满足规范[2,3]中对挠度校验系数的规定。桥梁拱顶变位与理论值基本吻合。

4结论

通过桥梁静载试验与理论分析对比，对于海丝人行天桥主桥可以得出以下结论：

(1) 桥梁主梁整体承载能力满足规范要求；

(2) 桥梁主拱与理论变形吻合，整体协同作用较好。

该桥梁的荷载试验能为后续相似类型的桥梁验收提供有益的借鉴。

参 考 文 献

[1]CJJ 69-95. 城市人行天桥与人行地道技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社,1996.

[2]DBJ/T 15-87-2011.城市桥梁检测技术标准.[S].北京：中国建筑工业出版社,2012.

[3]JTG/T J21-01-2015. 公路桥梁荷载试验规程[S].北京：人民交通出版社股份有限公司,2016.