一种新型结构人行桥
铝合金人行天桥的特性及设计对策
铝合金人行天桥的特性及设计对策摘要：桥梁结构材料不断创新，对铝合金材料的使用引起了高度重视，该项材料具有轻质、高强、耐腐蚀、利用回收率高等多重特性，运用于人行天桥施工过程中，具有便捷化的特性，可以打造良好的景观效果。
本文分析铝合金材料在人行天桥中的应用特性，并探讨相关设计对策，并注重对细节的把控，旨在打造高质量、自重轻、经济性、整洁性、美观化的人行天桥结构，为相关从业人员提供参考和借鉴。
关键词：人行天桥；铝合金材料；使用特性；设计对策引言：近年来，在城市建设过程中，人行天桥的作用日益突出，且应用范围不断拓展。
以铝合金人行天桥为例，本文旨在介绍铝合金人行天桥的使用特性，并提出有针对性的设计对策，完善对天桥的总体布置，保障结构设计具备合理性，减少对城市局部交通造成的影响，满足两侧行人的过街需求。
1.分析铝合金人行天桥的基本特性在人行天桥结构的建设过程中，对于铝合金材料的运用，与常规采用的钢材之间有着本质上的差别，因此铝合金结构的材料和设计方案与钢结构桥梁有所不同。
若要完善对铝合金人行天桥结构的设计，首先需要充分了解铝合金材料的材料性能和特征。
1.1铝合金材料类型据了解，传统的铝合金生产需要在基质铝材中添加其它合金元素，目前所研发的新型铝合金材料，可具备高韧性、高耐久性和高强度等多个方面的优势。
一般添加的常用主要合金元素，主要包括以下几种：镁、硅、锌、铜等。
此外，还有添加的附加元素为镍、钻、铬、铁等。
制造生产铝合金材料时，由于类型和添加量的各不相同，对应所生产出的铝合金材料，在材料性能方面相应会存在一定的差异。
我国在对铝合金材料分类命名时，通常会采用四位数字，与国际通用的方法相同。
在四位数字当中，第一位、第三位和第四位的数字，与国际四位数指定体系中的含义相同。
而第二位数字则采用英文字母来表示，用以显示材料的改型情况。
在铝合金的冶炼阶段，一般也会用“数字＋字母”的组合方式来表示。
随着建筑工程建设作业的开展，所运用的型材和板材，分别为6000系列和3000系列。
钢结构人行跨桥制作方法
钢结构人行跨桥制作方法嘿，咱今儿个就来唠唠这钢结构人行跨桥的制作方法。
你想想啊，这钢结构人行跨桥就像是一座迷你的钢铁巨龙，横跨在道路之上，为人们提供安全又便捷的通行之路。
那它是咋来的呢？首先呢，得有个好的设计。
就跟咱盖房子得先有个图纸一样，这跨桥也得有精细的设计图，把每个零部件都想得明明白白的。
这可不是随便画画就行的，得考虑到各种因素呢，比如桥的长度、宽度、高度，能承受多大的重量，风吹雨打能不能扛得住。
要是没设计好，那可不行，就像人穿错了衣服，怎么看都别扭。
有了设计图，就该准备材料啦。
那钢铁可不能含糊，得是质量杠杠的。
不然走在桥上提心吊胆的，那多吓人呐！这些钢铁得经过挑选、切割、加工，变成我们需要的各种形状和尺寸。
这过程就像是雕琢一件艺术品，得用心，得细致。
然后就是组装啦。
把那些钢铁零部件像搭积木一样组装起来，这可不是个轻松的活儿。
得需要技术娴熟的工人师傅们，用他们的巧手和经验，把一个个零件严丝合缝地连接在一起。
他们就像是魔术师，能把一堆钢铁变成一座坚固的跨桥。
焊接也是很关键的一步呢。
就像给桥打上了牢固的补丁，让各个部分连接得更紧密。
焊接的火候、技术都得恰到好处，不然桥的质量可就没法保证啦。
等桥组装好了，还得给它来个“美容”。
刷上漂亮的油漆，让它不仅坚固耐用，还美观大方。
走在这样的桥上，心情都能变得更好呢。
这钢结构人行跨桥的制作啊，可不是一朝一夕就能完成的，得花费好多人的心血和努力呢。
从设计到选材，从组装到焊接，每一步都不能马虎。
这就跟人生一样，每一个阶段都得认真对待，才能走出一条坚实又美好的路来，你说是不是？咱可不能小瞧了这一座小小的跨桥，它背后蕴含的可是大大的智慧和汗水啊！所以啊，以后你再看到那雄伟的钢结构人行跨桥，可别只是惊叹一声就过去了，得想想它是怎么来的，想想那些为之付出的人们。
这桥啊，就是人类智慧和勤劳的结晶，它连接的不仅是道路的两端，更是人们的心呐！。
人行钢结构桥梁
引言概述：人行钢结构桥梁是指专门用于供行人通行的桥梁，采用钢结构构建而成。
与传统的混凝土桥梁相比，人行钢结构桥梁具有重量轻、施工周期短、维护成本低等优势。
本文将详细介绍人行钢结构桥梁的设计原则、构造形式、材料选择、施工工艺和维护管理等方面的内容，以帮助读者更好地了解和应用人行钢结构桥梁。
正文：1.设计原则1.1基本荷载要求1.2结构稳定性要求1.3跨越形式选择1.4桥墩和桥面设计参数1.5防震设计考虑2.构造形式2.1刚架结构2.2梁板结构2.3悬索桥结构2.4人行桥和其他类型桥梁的结合3.材料选择3.1钢材性能指标3.2钢材的耐腐蚀性要求3.3钢材的焊接性能要求3.4典型的钢材选择4.施工工艺4.1桥梁基础施工4.2桥台和桥墩施工4.3主梁制作和安装4.4桥面板安装4.5桥梁的验收和完工5.维护管理5.1定期巡检与维护5.2桥梁防腐蚀措施5.3桥梁的荷载监测5.4桥梁的维修与加固5.5应急管理措施总结：人行钢结构桥梁具有重量轻、施工周期短、维护成本低等优势，成为现代城市中不可或缺的交通建设设施之一。
设计原则方面，需要根据基本荷载和结构稳定性等要求进行设计，同时也需要考虑桥墩和桥面的设计参数以及防震设计。
构造形式上，可以选择刚架结构、梁板结构、悬索桥结构等形式，以及与其他类型桥梁的结合。
材料选择上，要考虑钢材的性能指标、耐腐蚀性和焊接性能要求，并选择合适的钢材。
施工工艺上，需要注意桥梁基础的施工、桥台和桥墩的施工、主梁制作和安装、桥面板的安装等环节。
维护管理方面，要进行定期巡检与维护、桥梁防腐蚀措施、荷载监测、维修与加固以及应急管理措施等工作，以确保人行钢结构桥梁的安全可靠运行。
通过对人行钢结构桥梁的设计、构造、材料、施工和维护等方面的探讨，希望能够为相关工程师和技术人员提供参考和指导，使其在设计和建造人行钢结构桥梁时更加科学、高效。
同时，也能够提升人行钢结构桥梁的质量和安全性，为城市的可持续发展做出贡献。
钢结构人行天桥吊装方案
钢结构人行天桥吊装方案一、引言人行天桥是城市交通网络中不可或缺的组成部分，它为行人提供了安全、便利的通道。
钢结构人行天桥采用钢材作为主要材料，具有重量轻、强度高、施工方便等优点。
本文将介绍钢结构人行天桥的吊装方案，以确保施工过程中的安全和顺利进行。
二、方案设计1.进行桥体分段设计：由于人行天桥施工高度较高，因此需要将桥体分为若干段进行吊装。
根据实际情况，确定每段桥体的尺寸和重量，以便后续吊装计算和方案设计。
2.安装临时支撑：为了确保吊装过程中的安全，应在桥体位置设置临时支撑，以支撑桥体的重量，并减小对吊装设备的压力。
临时支撑应采用高强度钢材，并保证其可靠性和稳定性。
3.选择合适的吊装设备：根据实际情况，选择适合的吊装设备，如吊车、塔吊、起重机等。
吊装设备应具备足够的起重能力和稳定性，以应对桥体的重量和高度。
4.制定吊装计划：根据桥体吊装的尺寸和重量，制定详细的吊装计划。
吊装计划应包括吊装点的确定、吊装顺序、吊装方式等内容，以保证吊装过程的安全和顺利进行。
5.进行现场试吊：在正式吊装前，进行现场试吊，以验证吊装计划和设备的可行性。
试吊时要注意吊装设备的操控和桥体的稳定性，如发现问题及时进行调整和改进。
6.实施吊装作业：根据吊装计划和试吊结果，进行正式吊装作业。
在吊装过程中，要保持吊装设备的稳定和准确，确保桥体的平稳吊装。
7.安装固定支撑：在吊装完成后，根据实际需要，在桥体两端或合适的位置安装固定支撑，以确保桥体的稳定和安全使用。
三、安全措施1.提前制定详细的施工方案，并对施工人员进行培训，确保每个工作人员都能了解施工过程中的安全要求和操作规范。
2.在吊装现场设置安全警示标志，为施工人员划定安全区域，并严禁非工作人员进入施工现场，以避免人员伤害事故的发生。
3.对吊装设备进行定期检查和维护，确保其正常运转和安全可靠。
4.预先评估施工现场的地基承载能力和环境条件，确保吊装设备和桥体安全运行。
5.吊装作业过程中要保持通畅的沟通和协调，确保各个环节的配合和协作，避免因操作不当引发事故。
世界上第一座预制预应力活性粉混凝土结构_舍布鲁克人行桥
舍布鲁克人行桥各部件都是采用含有细钢纤维活 性粉混凝土浇注的。活性粉混凝土是一种新型的水泥基 材料 ,它由直径为 0. 0001～ 0. 6 mm 的各种微粒组成。 微粒的种类很多 ,如: 波特兰水泥、活性粉、石英粉和砂 , 对各种微粒的比例进行了优化 ,使混凝土达到最大的密 实度。
由于这是第一座用活性粉混凝土修建的大型结构 , 出于安全和工程实施的考虑 ,材料的潜力并未被全部发 挥出来。这是为了防止在运营极限状态下和极限状态下 腹杆中出现拉力 ,以及在运营极限状态下下弦杆中出现 拉力。
上下弦杆的尺寸取决于布置预应力索锚头所需的 空间。 所选的下弦梁的尺寸应能容纳预应力索转向器 , 还应有足够的尺寸连接斜杆。今后的工程可从舍布鲁克 人行桥的实践中获取经验 ,使较小尺寸的活性粉混凝土 构件发挥更大的作用。
桥面板厚 30 mm、宽 3. 3 m。 横向单根预应力索布 置在高度为 70 mm 的横向加劲肋中。 埋在上弦纵梁中 的体内纵向预应力索不需要承受荷载 ,它是用来拉紧整 个结构的。 横向加劲肋宽 100 mm ,肋间中心距为 1. 25 m。桥面板的两侧各有一条同样高度的纵向加劲肋贯穿 全桥。
桁架有 2根 320 m m× 380 m m的下弦杆 (图 4) ,每 隔 5 m 有一个连接柱将斜腹杆与下弦杆连接起来。 这 些连接柱不但连接两根平行的下弦杆 ,而且是体外预应 力索的转向点。下弦杆中也布置了纵向体内预应力索将 节段连接在一起 ,并使下弦杆在运营极限状态下不出现 拉应力。
由于活性粉混凝土具有很高的抗压强度 ,因此用它 可以设计出相当轻巧的预应力混凝土结构 ,使其能够在 工厂预制和在现场安装。
该桥的低频振动使桥上和行人感到舒适。由于空间 桁架重量轻 ,且桥梁有很高的整体刚度 ,该桥结构在活 载不大于恒载的范围内的第一阶本征频率为 2. 5 Hz。
钢结构人行天桥安全预案
一、预案背景随着城市化进程的加快，城市交通拥堵问题日益突出，为解决行人过街难题，我国许多城市纷纷建设了钢结构人行天桥。
钢结构人行天桥作为一种新型的城市交通设施，具有结构轻便、跨度大、造型美观等优点，但在使用过程中也存在着一定的安全隐患。
为保障人民群众的生命财产安全，特制定本安全预案。
二、预案目标1. 提高钢结构人行天桥的安全管理水平，确保桥梁设施安全稳定运行。
2. 加强安全宣传教育，提高广大人民群众的安全意识和自我保护能力。
3. 建立健全应急响应机制，确保在发生安全事故时能够迅速、有效地进行处置。
三、组织机构及职责1. 预案领导小组负责制定和修订安全预案，组织协调各部门开展安全管理工作，对安全管理工作进行监督检查。
2. 安全管理办公室负责安全预案的日常管理工作，组织开展安全检查、隐患排查、安全教育培训等工作。
3. 技术保障部门负责桥梁的结构安全检测、维护保养、故障排除等工作。
4. 应急救援小组负责安全事故的应急救援工作，包括现场救援、伤员救治、事故调查等。
四、安全管理制度1. 定期检查制度：对钢结构人行天桥进行定期检查，确保桥梁设施安全稳定运行。
2. 隐患排查制度：对桥梁设施进行隐患排查，对发现的安全隐患及时整改。
3. 安全教育培训制度：定期对桥梁设施管理人员和广大人民群众进行安全教育培训，提高安全意识和自我保护能力。
4. 应急预案演练制度：定期组织应急预案演练，提高应急处置能力。
五、安全事故应急处置程序1. 事故报告：发生安全事故后，立即向预案领导小组报告，并启动应急预案。
2. 现场救援：应急救援小组迅速赶到现场，进行现场救援，确保伤员得到及时救治。
3. 事故调查：事故发生后，对事故原因进行调查，查明责任，并采取相应措施。
4. 后续处理：对事故原因进行分析，提出整改措施，防止类似事故再次发生。
六、保障措施1. 加大资金投入，确保桥梁设施的安全维护和更新改造。
2. 加强技术培训，提高桥梁设施管理人员的业务水平。
钢结构人行桥
钢结构人行桥在现代城市的建设中，钢结构人行桥以其独特的优势成为了一道亮丽的风景线。
它不仅为人们的出行提供了便利，还展现了现代建筑技术的精湛与创新。
钢结构人行桥，顾名思义，主要结构材料采用钢材。
钢材具有高强度、高韧性和良好的可塑性等特点，这使得钢结构人行桥能够跨越较大的距离，承受较大的荷载，并且可以设计出各种独特而美观的造型。
从设计角度来看，钢结构人行桥需要充分考虑多方面的因素。
首先是桥的跨度和荷载要求。
跨度决定了桥梁的结构形式，比如简支梁、连续梁或者拱桥等。
荷载则包括行人的重量、可能的风荷载、雪荷载以及地震作用等。
设计师需要根据这些因素精确计算桥梁的受力情况，确保桥梁在使用过程中的安全性和稳定性。
其次是桥的造型和美观。
钢结构人行桥作为城市景观的一部分，其外观设计至关重要。
它可以是简洁流畅的直线型，也可以是富有曲线美的弧形，甚至可以是造型独特的异形结构。
在设计过程中，需要综合考虑周边环境、建筑风格以及文化特色等因素，使桥梁与周围环境相融合，成为城市的一道独特景观。
再者是人性化设计。
这包括合理设置楼梯、扶手、坡道等，以满足不同人群的使用需求，特别是老年人、残疾人等特殊群体。
同时，还要考虑桥面的防滑、排水等功能，确保行人在桥上行走的安全和舒适。
在施工方面，钢结构人行桥也有其独特之处。
由于钢材通常在工厂预制加工，然后运输到现场进行拼装，因此施工精度要求较高。
在工厂加工时，需要严格控制钢材的尺寸、形状和焊接质量，以保证构件在现场能够顺利拼装。
现场拼装过程中，需要采用先进的吊装设备和施工技术，确保桥梁的安装精度和施工安全。
同时，施工过程中还要注意对周边环境的保护，减少施工对交通和居民生活的影响。
钢结构人行桥的维护和保养也是至关重要的。
定期检查桥梁的结构完整性、钢材的腐蚀情况以及连接部位的松动情况等，并及时进行维修和处理，可以有效延长桥梁的使用寿命。
同时，对于桥面的清洁、防滑处理等日常维护工作也不能忽视，以保证行人的安全和舒适。
人行天桥钢结构(一)2024
人行天桥钢结构（一）引言概述：人行天桥钢结构在现代城市建设中扮演着重要的角色。
它们不仅为行人提供了便捷的交通通道，还具有良好的结构承载能力和美观的外观设计。
本文将对人行天桥钢结构的设计、材料选择、施工工艺、维护以及未来发展方向进行详细阐述。
正文内容：1. 设计1.1 根据行人流量和桥梁跨度确定设计要求1.2 选择合适的结构形式，如悬索桥、拱桥等1.3 进行结构分析和计算，确保桥梁具有足够的承载能力1.4 考虑桥梁的防震和抗风性能1.5 设计桥梁的外观形象，使其与周围环境协调融合2. 材料选择2.1 钢材的优势：高强度、耐久性好、施工工期短2.2 钢材的分类：碳素钢、合金钢等2.3 根据桥梁的要求选择合适的钢材2.4 对钢材进行防腐处理，延长其使用寿命2.5 考虑可再利用性，降低对环境的影响3. 施工工艺3.1 制定详细的施工计划，确保施工进度和质量3.2 进行基础施工，如桥墩或桩基的建设3.3 进行主体结构的制作和安装3.4 进行桥面铺装和栏杆的安装3.5 进行质量验收和安全检查4. 维护4.1 定期巡检，及时发现和修复桥梁的损伤4.2 进行防腐、防锈处理，延长桥梁使用寿命4.3 清除桥面的积水和杂物，保持行人通行安全4.4 对桥梁进行结构加固和补强4.5 建立档案管理，记录桥梁的使用情况和维修历史5. 未来发展方向5.1 运用新材料和新技术，提高桥梁的结构性能5.2 借助智能化和信息化技术，实现桥梁的远程监测和维护5.3 探索更加环保可持续的建造方式，降低对自然环境的影响5.4 加强与设计、施工、维护等各个环节的沟通和协作5.5 强化桥梁的安全性设计，提高行人的通行体验总结：人行天桥钢结构在城市建设中具有重要的地位和作用。
通过合理的设计、优良的材料选择、科学的施工工艺、有效的维护和不断创新的发展方向，人行天桥钢结构将为人们提供更加便捷安全的行人通道，同时也将为城市的美化和发展贡献力量。
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——张弦梁人行桥结构设计与分析
谢志涛 1，谢成新 1，黄文金 1,2，Fenu Luigi2
(1.福建农林大学交通学院，2.意大利卡利亚里大学)
摘 要：张拉整体结构具有材料利用率高，构造简单，施工方便，较高的建筑美学价值等特点，近年来广泛应用 于大跨穹顶结构中。为了促进张拉整体结构在桥梁工程中的应用，本文介绍了一座简支单跨 30 米张弦梁结构人行 桥的结构设计和分析。人行桥上部结构由预应力钢绞线主缆、钢管撑杆、钢拉杆、矩形钢管混凝土纵梁（拱形或 直梁）和压型钢板－混凝土组合桥面板构成。有限元分析结果表明，拱形或直梁桥面人行桥均具有较好的适用 性。在最不利荷载工况作用下，拱形桥面较直梁桥面具有更大的刚度、有利于减小桥面变形；两种型式人行桥的 主要自振模态均为扭转和面内弯曲，但拱形桥面人行桥具有更高的频率值、有利于提高行人舒适性。 关键字: 张弦梁结构 人行桥 结构设计 结构分析
2 结构设计
单跨 30m 张弦梁人行桥采用端横梁作为支座简支于桥台上，其上部结构包括拱形或 直梁桥面结构和支撑体系两部分见图 1。桥面结构包括纵梁和横梁组成的框架，以及通过 焊钉连接于其上的桥面板。支撑体系包括主索、斜索、横索以及竖向撑杆。
横梁
撑杆
横梁
2600 3900
3900
斜 索
撑杆
下主索
桥面 板/纵 梁
(b) 直梁桥面
图 6 桥面满布人群荷载作用下纵梁钢管纵向第一主应力 (单位：MPa)
3.3 模态分析 桥面振动将直接影响行人的舒适性，人桥共振问题一直是柔性桥梁设计的关注热点 之一。虽然桥面板的强迫振动速度和加速度才是行人舒适性评价的客观指标，但是由于 自振模态及其频率对于评价更直观、计算更简便，因此自振模态及其频率一直是结构动 力设计的主要依据，结构设计时应尽量将结构基频远离行人踏步激励的频率。统计表 明，行人走路步伐频率平均值约为 2Hz，跑步和跳跃约为 2.5Hz[18]。为避免人、桥竖向共 振（面内弯曲） ，一些规范规定人行桥的基本频率应不低于 3Hz。然而，已建的一些悬带 桥和悬索人行桥的基频常小于 2Hz，但却鲜有抱怨其动力行为方面的报道[18]。行人的每 一次踏步与桥面的相互作用除了形成向下的竖向力外，还形成横桥向的水平力。一般来 说，踏步横向力的振幅谱离散性很大，且随着桥面振动增大而增大，但是简化算法一般 是将横向力的频率视为竖向力的一半。虽然走路或跑步引起的横向力远小于竖向力，但 是足以使得横向振动频率小的桥面结构产生显著的横向振动，因此，悬带桥等柔性桥设 计时均力争避免出现横向自然振动频率小于 1Hz、竖向自然振动频率小于 2Hz 的情况。 表 2 给出了两种人行桥前 10 阶的模态对，其中振型图的红色和蓝色区域分别表示振 幅最大处。如表 2 所示，两种人行桥模态特性具有相同的地方，即扭转模态主要是由索支 撑体系产生的，而随动的桥面系的振幅很小；反过来，面内和面外弯曲模态则主要受控 于桥面系。两种人行桥的第一阶（桥面板）面内弯曲模态均出现在振型谱的第二位，两 者的频率基本一样且都超过了 3Hz，从桥面的竖向振动角度看，两种人行桥均具有相同的 面内抗弯刚度、满足竖向振动限制的要求。 然而，在横向振动方面，两种人行桥表现出较大的区别。虽然两种人行桥的第一阶 振型均为对称扭转，但是拱形桥面人行桥的频率大于 2Hz，而直梁桥面人行桥小于 2Hz， 前者比后者提高了三分之一。此外，直梁桥面人行桥第四阶也开始出现了（桥面板）对 称面外弯曲模态（频率为 4.65Hz） ，而拱形桥面人行桥则迟至第 16 阶才出现第一阶的反 对称面外弯曲模态(频率为 10.69Hz)，拱形桥面人行桥横向弯曲动力刚度显著高于直梁桥 面人行桥。实际上，扭转模态（包括第一阶的）一般与（桥面板）面外弯曲模态耦合在 一起，因此从桥面横向振动角度看，拱形桥面人行桥动力特性更加合理。
图 1 人行桥上部结构几何构造和尺寸 （单位：mm）
主索立面布置采用二次抛物线形以适应主索拉力变化要求。此外，为了平衡斜索拉 力和美学考虑，两种人行桥的上、下主索均与桥面等距。拱形桥面矢跨比为 1：11.54。为 支撑桥面结构并提供足够刚度，主索和斜索初始张力分别设置为 1000 MPa 和 200 MPa。 双室矩形钢管混凝土纵梁平衡着支撑体系锚固于其两端的水平压力，并为结构提供纵向 刚度和阻尼。压型钢板－混凝土组合桥面板既便利了分阶段无模板施工，也为结构提供 了面外弯曲和扭转刚度。各杆件截面尺寸和材料见表 1。
(a) 拱形桥面
竖向位移 /mm
受索支撑体系几何非线性的影响，桥面挠度分布不均匀，将引起桥面结构和支撑体 系发生内力重分布。索的刚度与截面面积、钢材弹性模量和应力水平有关。在全桥满布 人群荷载作用下，不同桥面型式的人行桥的斜索应力分布模式不同，见图 4。由于拱形桥 面上拱变形，桥面以上的斜索拉力将大幅减小，尤其是恒载引起的应力变化更为明显； 不同斜索之间的拉力差别较大。反过来，直梁 桥面向下变形，桥面以上斜索拉力将增大，但 30 直梁桥面 拱形桥面 斜索之间的内力差别不大。从调索的工作量 25 看，直梁桥面人行桥要比拱形桥面更有优势。 20
斜 索
横梁
索
主索
3000
桥面板 纵梁 横索
下斜 索
3900 3900 7800
斜
上斜 索
端横梁
2000
6600
横索
纵梁 主索
3400
45°
500
横梁
7500 5000 5000 30000 5000 7500
200 100 50 100
200 100
6749
(c) 全桥平面图 (d) 全桥跨中断面图 (e)桥面板纵剖面图
15 图 5 为桥面单侧人群荷载作用下桥面结构 10 两侧竖向位移差，即非对称荷载作用下桥面扭 5 转变形值。如图 5 所示，拱形桥面的左右两侧 0 竖 向 位 移 差 最 大 为 20mm ， 为 桥 面 宽 度 的 沿跨度方向 1/150；而直梁桥面的为 24mm，为桥面宽度的 图 5 单侧人群荷载作用下桥面两侧变形差 1/125 。两种桥面的横向扭转变形均不大，可 以满足使用要求。另外，当增加压型钢板－混凝土组合桥面板翼缘厚度时，将增大桥面 板的扭转刚度，从而进一步减小不对称桥面荷载（行人）作用下的桥面扭转变形，改善 使用外观；同时，增厚桥面板翼缘还可以增大结构自重和阻尼，改善因活载如人群荷载 激励引起的桥面振动特性。
表 1 人行桥主要构件截面尺寸和材料 构件 主索 材料 桥梁用预应力钢绞线 1670
s
尺寸 10 15.2mm
s
斜索 横索 纵梁：双室矩形钢管混凝土截面 撑杆： 钢管截面 横梁：工字形截面 桥面板：钢－混凝土组合截面 端横梁：矩形截面
热轧棒材 Q345qC/D 热轧棒材 Q345qC/D Q345 钢、C50 混凝土 20 号钢结构用热轧无缝钢管 Q235A 钢梁 SS400 压型钢板，C50 混凝土 普通钢筋混凝土
1 引言
张拉整体结构（Tensegrity）是一种由连续拉索和断续压杆构成的新型空间结构，最 先是由美国建筑师 FÜller 提出的[1,2]。由于结构传力明确、构造简单、施工方便、材料尤 其是高强材料利用率高等优点，自 Snelson 在 1948 年制作了第一个张拉整体结构模型以 来，已发展成为张弦梁结构（Beam String Structure）等多种结构体系[3,4]。张弦梁结构是 通过撑杆将拱形梁或桁架和高强钢丝索组合而成的自平衡结构，由于充分发挥刚性和柔 性两类材料的受力特性，并通过施加预应力使结构产生反拱，从而大大减小结构的挠 度；另一方面通过给刚性压弯构件提供跨中弹性支撑，以及钢索抵消了拱脚水平推力， 充分发挥了拱形结构的受力优势和索材的高强抗拉性能，使结构更加合理，降低了用钢 量[5,6]。近年来，这类结构被大量地应用于建筑工程大跨屋顶等结构中，如广州国际会议 展览中心展览大厅屋盖钢结构，上海浦东国际机场二期工程等[7,8]。虽然结构变形大限制 了张拉整体结构在桥梁工程中的应用，然而由于其构造新颖，轻巧美观，在建筑构型要 求较高的城市人行桥应用方面仍具有很大的优势[9,10]。对于张弦梁人行桥，结合缆索吊装 施工法和组合桥面结构分阶段施工优势，则可以大大缩短现场施工作业量，满足缩短工 期和不间断交通等要求。 传统的土木结构依靠弹塑性变形产生的内力与外荷载平衡，而张拉整体结构具有高度 的几何非线性行为，外荷载需要由结构的弹性变形、机构变形和刚体运动所产生的内力 予以平衡的，因此传统的结构分析方法不能直接用于这种结构的计算[11]。对于张拉整体 结构，必须首先寻找它的初始平衡状态，在此基础上再求解其工作平衡状态，结构找形 成为了结构设计的重点和难点。张拉整体结构初始形态分析的现有方法主要有几何解析 法、力密度法、动力松弛法和有限单元法等[12-17]。几何解析法可以明确结构几何但是不 能确定其预应力的大小和分布；力密度法初始形态分析结果与约束情况有很强的关联 性，且力密度的选择往往依靠经验确定；动力松弛法可以很好地解决上述问题，但对于
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上
撑杆
索 主
上 主 索
上
撑杆
上
索 上主 下主 索
斜
上主 索
索
桥面板/纵梁
斜 下
斜 下 索
索
5000
5000
30000
(a) 拱形桥面人行桥立面图
500
(b) 直梁桥面人行桥立面图
3400
80 30
25mm 25mm
宽 500mm、高 200mm、钢板壁厚 10mm
203mm×16mm
HW294mm×302mm×12mm/12mm 构造详见图 2(e) 400mm×400mm
3 结构特性
3.1 整体结构刚度 有限元模型如图 2 所示。由于 结构自重小，对称和非对称人群荷 载变形控制设计，有限元分析表明 典型工况包括全桥满布和桥面单侧 （a）拱形桥面 (b) 直梁桥面 人群荷载。出于安全考虑，人群荷 图 2 人行桥上部结构有限元模型 载增大至 5kN/m2 。主要构件如纵梁和桥面板应力由恒载包括自重和预应力控制，而活载 如人群荷载在构件中产生的应力不控制设计。 人群荷载作用产生的构件局部变形很小，桥面结构整体变形协调。不同型式桥面结 构变形完全不同，全桥满布人群荷载作用下的纵梁变形见图 3。拱形桥面人行桥，如图 3a 所示，在结构预应力即支撑体系锚固力作用下桥面系将产生较大的上拱变形，人群荷载 引起的变形向下，最大变形出现在第一根横梁与端横梁之间，结构变形沿纵桥向分布很 不 均 匀 。 对 于 直梁 桥 面 人 行 桥，如图 3b 所示，恒载和活 载 引 起 的 桥 面 结构 变 形 都 向 下，但变形主要集中在第一根 横梁与端横梁之间，其余部分 (a) 拱形桥面 (b) 直梁桥面 变形很均匀且数值很小。由于 图 3 纵梁变形图 (单位：mm) 恒载变形将通过预拱度予以调 整，从这个角度看，拱形桥面 较直梁桥面在预拱度上更为复 杂，需要对全跨斜索拉力进行 二次调整。而且，对于压型钢 板－混凝土组合桥面板的负弯 (a) 拱形桥面 (b) 直梁桥面 矩引起的截面上缘纤维拉应力 图 4 全桥满布人群荷载作用下斜索张拉应力 (单位：MPa) 而言，直梁桥面却更为有利。 在全桥满布和桥面单侧人群荷载作用下，两种人行桥桥面变形均满足设计要求，其中拱 形 桥 面最 大 变形 值分 别 为 22mm （ L/1364 ） 和 8mm(L/3750) ， 而 直 梁 桥 面 则分 别 为 33mm(L/909)和 27mm(L/1111)。拱形桥面抵抗人群荷载变形的刚度尤其是扭转刚度比直梁 桥面的相对更大，更为有利。