某钢结构人行天桥动力特性检测及舒适度评估

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1、四川建筑科学研究第40卷第6期SichuanBuildingScience2014年12月某钢结构人行天桥动力特性检测及舒适度评估李东，吕吴坤，法永生(1．上海大学土木工程系，上海200072；2．上海市宝钢建筑工程设计研究院，上海200050)摘要：针对某人行天桥发生较明显振动，实测其上部结构动力特性，采用峰值拾取法(PPM)和加强型频域分解法(EFDD)两种参数识别技术分析得到天桥竖向、侧向的各阶振动频率等模态参数，并据此建立SAP2000有限元对比模型；分别采用狄克曼指标从频率和振幅，采用烦

2、恼率曲线从加速度角度对该人行天桥的动力响应做出了全面的舒适度评估。综合使用模态分析和舒适度评估方法避免了以往单一评价桥梁结构动力学特性的弊端，不仅可为后期加固提供准确可靠的技术支持，也为解决同类问题提供参考。关键词：钢结构；人行天桥；动力特性；参数识别；舒适度评估中图分类号：TU392．1；TU997文献标志码：B文章编号：1008—1933(2014)06—066—03桥上行人和地面交通共同作用下对全桥进行动力特O引言性检测。近年来，随着我国城市交通基础设施建设加快，2有限元模型及检测方案为减缓

3、逐年增长的城市交通运行负担，出现了越来越多大跨度钢结构人行天桥。但大多数人行天桥在依据设计图纸和现场工况，建立有限元结构模长期使用中出现因行人和车辆影响而振动明显的问型。结合前期实地勘察、试测，发现梯道与天桥主梁题。为安全起见，需要对此类人行桥进行动力特性部分采用焊接连接，加之地面与其可靠的固接方式，检测。本文以实际工程为背景，对上海市一人行天梯道部分实际发生的振动较小，故有限元模型中，以桥进行动力学检测，并对其进行舒适度评估。固定支座代替梯道对主梁的约束作用，将桥面栏杆等附属构件的自重按均布荷载

4、作用在主梁全跨上。1工程概况用shell壳单元模拟钢板和纵横加劲肋，采用Damp—该天桥主梁为2孔(33．05m+27．45m)单箱er单元模拟板式橡胶支座，并建立柱支墩的实体模单室连续钢箱梁，梁高1．25m，柱墩采用直径400型，模型节点总数18354个，壳单元总数11376个。mm的钢管混凝土柱。z1、Z2和z3柱顶均通过有限元模型如图2所示。GYZ400板式橡胶支座与箱梁底部连接，Z2柱两侧为徐家汇地道，立面布置简图如图1所示。天桥端部同侧方向设钢结构人行梯道。本工程建于2003年，横跨上海

5、市徐汇区主干道徐家汇路，地下有地铁9号线驶过。基于此，本文利用环境随机振动作用，图2整桥有限元模型在常规检测方法的基础上，加密测点布设，分时段在由SAP2000初始有限元模型的动力分析结果确定参考点和各测点的布置位置。因该天桥为钢结构单室箱梁且跨度大，为充分研究其动力特点，采用沿桥面中心线每隔2m的方法布设30个测点，测点布置避开三根支墩顶位置，现场布设如图3所示。图1人行桥立面为保持信号平稳性，环境随机振动测试安排在23：00至次Et01：o0时间段测量，结合选择海明窗函数收稿日期：20134)

6、9—17以降低信号泄露的处理方法，提高信噪比。本次测作者简介：东(1961一)，男，副教授，博士，研究方向：建筑结构试采样频率100Hz，低通抗混滤波上限频率为50的检测鉴定与加固E—mail：lidongbibo@163．COI~IHz，信号采集时间约0．5h，每个测点可采集到的时李东，等：某钢结构人行天桥动力特性检测及舒适度评估67程信号个数约为50×30×60=90000个，能够满足0．0OOO0分析要求。．400O-4000兽一4800兽_4800．120．0O—120．00-16I100

7、—160．0000(a)侧向振动(b)竖向振动图5实测功率谱函数3模态参数分析4舒适度评价通过对所采集的加速度时程信号进行快速傅里叶变换(FFTr)，得到结构不同振动方向下的频谱曲经前期现场调查分析发现，基本可以判断造成线，运用加强型频域分解法(EFDD)和常用的峰值徐家汇路人行桥振动的主要因素是桥下通行车辆和拾取法(PPM)两种参数识别技术对比分析得出不桥上行人。主梁产生振动的时间段多集中在上下班同振动方向下该天桥各阶振动频率(图4、5)，主梁高峰期，其中以下午15：00～17：00内振动尤为明

8、模态动力特性测试结果见表1。显然，PPM和EFDD显。图6和图7分别为此时间段内采集到的部分加识别的结果接近，误差小，证明现场采集的数据可速度时程曲线和位移变化趋势线。在检测时间段信。取由两种方法分析求得的平均值作为此天桥各内，因行人和交通因素作用致使天桥主梁发生侧向阶频率实测值。天桥主梁基频为1．76Hz，振型为和竖向振动时的最大振动加速度分别为0．710m／s侧向对称弯曲；竖向振型为反对称弯曲，一阶频率为和1．185rn／s，侧向和竖向最大振幅分别为1．873．97Hz，满足规