倒置芬克式索桁架--上海张家塘港人行桥，索结构典型工程

张家塘港人行桥平面上微微弯曲，是上海黄浦江两岸开发和修复工程的一部分。大桥横跨40米宽的黄浦江支流张家塘港河道，旨在为人们提供不间断的沿江步行体验。桥梁总长130米，由80米长的中央主桥和连接北端(18米)和南端(32米)的引桥组成。

这是中国第一座拉杆为索的倒置芬克桁架桥，整座桥形是对结构力流的充分展示（图1）。立于桥墩支座的两组缆索支撑索塔如同悬臂吊机将桥梁中部荷载拉向端部桥梁支墩，中部索塔支承于端部索塔单元，依次将桥梁中部荷载向端部传递。创新和高效的结构系统主要组成部分集中设置在桥身断面中央，将缓慢的慢步行人道与快速的自行车道分隔开。视觉上暴露的桥梁细节吸引着观察者驻足观赏，并从桥梁结构可读的力流中获得灵感。

1）体系原理

桥梁主结构由6组索塔和位于桥面中部的纵向主梁构成倒置的芬克式索桁架，承重体系分为三个不同的三角形体系(见图2)。最外侧的1号结构单元受力最大、高度也最高，它的受力形式类似于吊车的吊臂受力，桥塔处承受轴压力，而背部斜拉索下的支座承担轴拉力。2号的结构单元受力和1号结构单元一样，唯一不同的是，2号结构单元不是支承在桥墩之上，而是支承在1号单元上；同理3号结构单元受力最小，结构高度也最小，其支承在2号结构单元之上。3种类型的6个结构单元相互连接，形成了一个有效而且活泼的受力体系。蓝色的杆件受拉采用高强钢丝束，红色的杆件受压采用钢箱型截面，主要构件截面如表1。

图2 受力简图

2）桥墩支座

人行桥在河案的两侧每侧设置两个支座，靠近河岸的一侧为桥塔的支座，外侧的支座为斜拉索支座，如图3所示。

桥两端的支座需要承担横桥向的水平力以及竖向拔力，采用了独特的双销轴支座形式。两根高强不锈钢销轴插入不锈钢套筒中，这样的连接方式有效地释放了不利的顺桥向的支座反力，使其成为纵向滑动支座，节点详图如图4所示。

索塔下的支座需要承担顺桥向的水平力、横桥向的水平力、竖向压力以及扭矩，采用了承压支座和拉杆的组合形式。索塔传下来的支座压力(约 4000KN)直接传递到下部的球铰支座上，球铰支座在承担竖向压力的同时可以承担两个方向的水平力。

图3 桥墩支座布置

a）桥端支墩	b)索塔下支墩

张家塘港桥为跨越河道的人行桥，采取的施工方案应尽可能地保证桥梁建设周期短，并且将对水面交通及两侧河岸交通的影响降至最低。桥梁（包括桥面涂层，灯光线槽以及各种配件）在工厂制作完毕后通过河运运至现场吊装。为降低整体吊装的浮吊吨位和几何尺寸，桥梁施工采用三段式分段吊装：南侧的端部三角形单元、北侧的端部三角形单元、中部两个三角形单元。主要安装分为以下几个步骤：

1）基础施工

首先施工桥梁的基础以及桥梁支座，给吊装提供良好的支承条件（图5）。

 图5 基础施工

2）端部单元吊装

在工厂将两个64吨重的端部单元加工完成，通过浮吊运输至安装场地并吊装（图6）。

图6 端部单元的吊装

3）中部单元吊装

在工厂将75吨重的中部单元加工完成，通过浮吊运输至安装场地并吊装。由于端部单元和中部单元的连接点位于第二个索塔之外，安装时设置临时的工装索（图7中紫色索）保持中部单元的稳定性。同时，在已经安装的端部单元上安装中部索塔及其背部拉杆。

图7 中部单元吊装

4）剩余部分安装

中部单元的就位后，安装中部索塔的剩余拉杆，使桥梁形成稳定的体系。在中部的索塔、剩余的钢拉杆以及桥面板安装完成后，安装中部的钢拉杆，并拆除临时的工装索（图8）。

图8 剩余部分安装

5）安装栏板及地面铺装等附属体系

桥梁主体结构已经安装完成，并可以有效受力。在完成的桥梁结构体系上安装栏板及地面铺装等附属体系。