大跨度人行桥TMD减振设计

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1、6世界桥梁20l3，41(6)大跨度人行桥TMD减振设计王立彬，花杰，刘康安。，刘贝。，陈广生(1．南京林业大学土木工程学院，江苏南京210037；2．南京丹普科技工程有限公司，江苏南京211100；3．东南大学土木工程学院，江苏南京210096)摘要：合肥金大地1912项目跨怀宁路人行桥为(10．8+50．8+9．0)m钢结构桥梁，建立空间有限元模型，对该桥动力特性及共振响应进行分析，结果显示在人正常行走步频下该桥容易产生共振，需设计安装TMD提高人行桥阻尼。对TMD主要设计参数进行优化设计，得到弹簧刚度、阻尼系数等设计参数。参考Matsumoto公式、高密度人群公式设置多种激振工况，

2、对安装TMD后的人行桥进行动力测试，根据实测数据对TMD的弹簧刚度进行调节。TMD安装前、后人行桥的动力响应对比结果表明，设计的TMD参数合理，在发生共振的情况下人行桥的减振率达61．33，减振效果良好。关键词：人行桥；TMD；消能减振；动力响应；设计；检测中图分类号：U448．11；U441．3文献标志码：A文章编号：1671—7767(2013)06—0006051前言TMD可与人行桥同步设计加工，节省了T期。2000年伦敦千禧桥事件发生后，人行桥的减振研究引起了国内、外学者的广泛关注。目前，很2工程概况多大跨度的人行桥在设计之初就将动力使用性能作合肥金大地19l2项目跨怀宁路人行桥

3、为钢结为一项设计内容加以考虑l2]。在改善桥梁动力特构桥梁，分为3跨(见图1)：中间跨度为50．8m，两性方面国内、外学者做了较多的尝试，一般的做法是侧分别外挑l0．5m和8．4m，桥面最窄处宽约6遵照参考文献[4]中的动力学公式，通过增大桥梁的m，最宽处约8．6m。该桥造型独特，横桥向立面呈刚度提高固有频率以避开激励频率。参考文献[5～拱形，钢桥桥面以上为非受力的不规则拱形门式钢7]提出可以通过安装TMD的办法提高桥梁阻尼来架，顺桥向呈立体波浪形状，主梁由Q235B钢板焊减小共振响应。人行桥的振动敏感频率范围是横向接而成，其中纵向腹板厚30mm，每隔1．8m设置11．2Hz以下、竖向1

4、．5～5．0Hz，无论采用何种形道厚20mm的横隔板，顶、底板厚50mm。全桥共式，大跨度人行桥的结构固有频率很难保证在激励设4个支座，一侧墩顶采用2个抗震钢同定支座，另频率范围之外，提高固有频率的做法往往不经济又一侧墩顶采用2个抗震钢滑动支座，结构呈悬挑简影响美观l8j，因此，对此类桥梁进行TMD设计是十支形式。该桥使用的2种支座承压力均不低于8MN，抗拉力不低于2MN，可转动角度不大于2。，其分必要的。中滑动支座水平方向可移动0．2m。TMD设计时通常需要通过现场实测得到桥梁的动力参数，然后在有限元软件中反复调节TMD参数寻找最优的设计参数。该方法延长了人行桥的施工周期。本文结合工程

5、实际，首先建立桥梁空间(a)平面有限元模型，得到动力响应结果；然后对模型响应结果进行动力学分析，得到TMD主要设计参数，利用这些参数指导加工TMD；在安装TMD后，结合人行桥施工状况，参考Matsumoto公式和高密度人群公式设置多种激振工况，对安装人行桥的动力响应(b)立面单位：m进行现场实测，根据现场实测结果评定TMD的减振效果。该方法无需根据实测成桥频率设计TMD，图1跨-宁路人行桥结构示意收稿日期：2013—0l一22作者简介：王立彬(1970一)，男，副教授，1992年毕业于中山大学应用力学与工程专业，获学士学位，1996年毕业于西南交通大学固体力学专业，获硕士学位，2012年

6、毕业于东南大学防灾减灾及防护工程专业，获博士学位(E—mail：jhwlb@163．corn)。大跨度人行桥TMD减振设计王立彬，花杰，刘康安，刘贝，陈广生7频率下的跨中最大加速度均未超过0．18m／s。3人行桥动力响应分析分析前4阶振型桥梁的质量参与系数可知，13．1人行桥动力特性分析阶振动的质量参与系数为40．46％，对人行桥的竖采用有限元软件MIDASCivil建立结构三维空向振动起主导作用。共振发生时，0．514m／s的竖间结构模型，桥梁上部装饰物转化为集中荷载加载向加速度能够被行人感知造成行人不适。而且长期于结构的相应位置。模态分析得到前2阶振型如图使用过程中，人行桥易产生疲劳

7、破坏。因此，针对竖2所示，1阶振型自振频率为1．926Hz，为竖向对称向1阶振动设计TMD提高人行桥的阻尼是有必要的。弯曲振动，最大位移发生在中跨跨中附近；2阶振型自振频率为2．792Hz，为简支梁横向弯曲振动。4TMD设计及消能减振效果分析TMD设计的主要参数有：质量块重量m、弹簧的有效刚度愚和粘滞阻尼器的阻尼系数c。利用最优频率比公式和最优阻尼比公式对阻尼器的阻尼和刚度进行优化设计：厂—广厂————一(a)1阶振型t一√一√丽一