骑行桥行人振动舒适度研究

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1、2015年8月第8期城市道桥与防洪桥梁结构43骑行桥行人振动舒适度研究杨成峰，林俊成，郑永卫(1．浙江省交通规划设计研究院，浙江杭州310006；2．温州大小门岛投资开发有限公司，福建温州325606)摘要：以某设计新颖的骑行桥为背景，分析研究了该桥在行人行走、跑动作用下的振动舒适度问题。利用德国人行桥设计指南EN03规范推荐的计算方法对该桥最大加速度振动幅度进行了计算，并与对应的舒适度标准进行了对比。研究成果能够为同类桥梁设计提供技术参考。关键词：骑行桥；双塔单跨悬索桥；人桥共振；振动舒适度中图分类号：U441"．3文献标志码：B文章编号：1009—7716(2

2、015)08-0043—03吊杆共84根，吊点间距为4m。吊杆为截面1概述中40mm的钢棒，材质Q345C。吊杆分为上下两淳安环湖公路骑行桥位于千岛湖界牌岛附根。近，属于环湖公路游步道的重要组成部分。骑行桥(3)桥塔截面特性采用双塔单跨悬索桥结构，主跨为168m，矢高l6该骑行桥共设两座A型塔，主塔塔柱采用m，主索矢跨比l：10．5。主缆边跨轮渡侧为33m，1．1m×1．5m钢筋混凝土实心截面，塔柱截面沿界牌岛侧为27m。该桥梁的一阶自振频率初步估桥塔高度方向保持不变，上横梁采用1．4m×2．2算为0．33Hz。为确保建成后的骑行桥不出现由于m实心截面，下横梁采用

3、1．1mx1．4m实心截面，行人步行造成的人桥共振以及振动舒适度问题，横梁截面沿横桥向也均保持不变。结合国内外相关设计规范和文献[1—3】，针对骑行桥(4)全桥质量的考虑的人桥共振及振动舒适度性能开展研究。主梁和桥面系的质量采用总质量平均分配到主梁的每个节点上的形式模拟，以此来考虑其平2结构分析模型的建立动质量和质量惯矩。横肋以集中质量的形式施加2．1主要构件的特性参数到主梁节点上，吊索索夹质量以集中质量形式施采用Ansys软件进行该骑行桥成桥状态下的加到主缆节点上，索鞍质量以集中质量形式施加结构建模与动力特性有限元分析。主跨为168m到主缆节点上。桥塔、主缆、吊

4、索通过对其赋予材的骑行桥的整体结构由主梁、横肋、主缆、吊杆以料密度的形式考虑质量分布。及桥塔、索鞍、索夹等主要构件构成。主要构件特(5)全桥边界与约束条件性参数按如下考虑。桥塔基础模拟为固结，桥塔与主梁轮渡侧约(1)桥面系截面特性束其竖向、横向和顺桥向扭转位移，界牌岛侧约束主梁采用预应力混凝土结构，为边主梁型断其竖向、横向、顺桥向和顺桥向扭转位移；桥塔与面。主梁宽6．2m，两吊点处横向宽度为7．8m，主主缆连接处约束竖向、横向和顺桥向位移。梁投影高度为0．64m，桥面板厚度为0．18m。吊点采用上述材料特性取值，最终建立的骑行桥位置设置横肋，厚度为0．32m。的动

5、力特性分析模型见图1。(2)悬吊系统材料特性一该骑行桥主桥设置两根空间主缆，立面矢跨比为1：10．5，中心距塔顶为0．27m，跨中为5．797m，每根主缆侧立面位于倾斜角度为9．8。的平面内。每根主缆边跨及主跨均由14股索股组成。收稿日期：2015—04—01作者简介：杨成峰(1982一)，男，浙江奉化人，工程师，从事桥梁设计工作。图1某骑行桥成桥状态动力特性分析有限元模型2015年8月第8期城市道桥与防洪桥梁结构45p(t)=Pxcos(2'rr)×ntx(1)计算结果显示，当结构阻尼比取值为0．5％时，骑行桥在五种交通级别下在竖向和水平侧向的最(2)计算最大加

6、速度大加速度响应均未超过EN03规范的振动舒适度按照EN03规范推荐的方法中的单自由度方限值要求。法进行骑行桥最大加速度的计算。谐波荷载)按共振时步行力荷载总是取增大振幅的方向加载到5分析结论每一阶振型上，则等效同步人群的广义竖向步行在以上大量计算分析的基础上，针对行人步荷载按下式计算：行荷载作用下该骑行桥的振动舒适度问题进行了尸’(f)=P××××【×l()Icos(2f)(2)研究，主要分析结论如下：按单自由度共振理论计算时，是广义步行(1)建立了该骑行桥的有限元分析模型并进行荷载的幅值，m是模态质量，是结构阻尼比，得到了模态分析，结果表明骑行桥的基频为0．3

7、3Hz，最大加速度‰为，可取骑行桥的前60阶振动模态(振动频率范围围为0．33～5．9Hz)进行人桥共振以及振动舒适度问口=—，，l去‘Z亡㈩j题的分析。(3)核对舒适度水平(2)采用EN03规范所建议的简化计算步骤对对TC1TC5交通荷载等级下计算得到的加速骑行桥的人桥共振以及振动舒适度性能进行了分度，并与表2给出的舒适度限制作对比，判断是否析评估，结果表明当结构阻尼比取值为0．5％时，在满足振动舒适度要求。计算的所有临界固有频率模态范围内(第9～第5O3．2计算结果阶)，骑行桥在五种交通级别TC1一TC5下在竖向和对于简支混凝土板梁悬索桥结构，EN03建议侧向

8、的最大加速