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《人行桥自振频率的分析与计算_沈晔》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第21卷第1期Vol.21No.1特种结构2004年3月March2004人行桥自振频率的分析与计算沈晔葛春辉(上海市政工程设计研究院200092)(ShanghaiMunicipalEngineeringDesignInstitute,200092)摘要在《城市人行天桥与人行地道技术规范》CJJ69-95第2.5.4规定:为避免共振,减少行人不安全感,天桥上部结构竖向自振频率不应小于3Hz。因竖向自振频率计算关系到避免结构共振及安全,影响工程造价,因此本文将着重讨论自振频率的确定与计算。关键词天桥人行天桥自振频率ABSTRACTAsstipulatedins
2、ection2.5.4of《TechnicalSpecificationsofUrbanPedestrianOver-crossingandUnderpass》CJJ69-95,inordertoavoidingsympatheticvibrationandalleviatepedestrian′ssenseofinsecurity,thefrequencyoffreevibrationintheverticaldirectionoftheupperpartoftheovercrossshouldnotbelessthan3Hz.Sincethefrequen
3、cyofverticalself-vibrationrelatessomuchwiththestructuralsympatheticvibrationandsecurity,aswellasthecostofwholeproject,thedeterminationofthefrequencyoffreevibrationanditscalculationarefocusedinthisarticle.KEYWORDSOvercrossPedestrianovercrossFrequencyoffreevibration一、问题的提出将m=p/g(p为均布自
4、重,g为重力加速为提高城市路网的通行能力,确保行人过街度)代入式(1),并对该式作如下变换:安全、方便,城市人行天桥的建设日益增多。人行π2EIπ2EIg天桥在城市建设项目中虽是小项目,但因为它处ω=2=2lmlp在城市市区,直接为人们所使用,对群众最易产生2384EIg525g影响,因此国家制定了《城市人行天桥与人行地道=π5pL4·384=π384Δst技术规范》CJJ69-95,规定了天桥应满足的一些基式中:Δst为简支梁在均布荷载下的挠度,Δst=本要求,以规范天桥的设计与施工,为城市建设带45pl/(384EI)。来最大的社会和经济效益。因ω=2πf
5、ω(fω为第1自振频率),则可得自人行天桥的主要活荷载为行人。行人在行走振频率以挠度表达的计算公式:时有其步行频率,步行频率不论男女老幼,差别不π5g大,一般约为2Hz左右。为避免主桥的固有自振fω=2384Δst频率与步行频率较接近而引起主梁振动及挠度过按《规范》要求,令fω≥3Hz,则可得Δst≤大,引起行人感到不适,甚至危及天桥安全,因此0.035m。也就是说,不论桥的跨度有多大,其最大《城市人行天桥与人行地道技术规范》(以下简称挠度均不得超过0.035m,这对于跨度大的桥其要《规范》)第2.5.4条规定:“为避免共振,减少行人不安全感,天桥上部结构竖向
6、自振频率不应小于求显然过高。如40m跨的梁板式桥,规范允许的最大竖向挠度是l/600即0.066m,而为了满足自3Hz。”但规范未说明此条文的来历及计算方法,本文即讨论该规范的这条规定。振频率的要求,大大限制了其允许挠度值,因而在以简支梁为例,梁的第1自振圆频率为:设计上不得不采取各种措施来减小结构变形,造π2成了材料用量的大幅上升。因此仅简单的规定一ω=2EI/m(1)l个自振频率的限值不尽合理,对频率的要求应针式中:m为均布质量,l为梁跨度,EI为梁刚度。对不同的桥型、跨度和荷载大小来确定。SPECIALSTRUCTURESNo.12004—53—SPST
7、特种结构2004年第1期二、天桥的振动问题分析式(6)中的积分常数C1和C2由初始条件来天桥在人行荷载作用下的振动属于强迫振动求解,在t=0时的初始位移和初始速度均为零,问题。在这里将人行荷载模拟为如下简谐荷载:由y(0)=0及﹒y(0)=0解得:P(t)=Fsinθt(2)Fθ2C1=-22C2=-g/ω式中:F为最大人行荷载;θ为荷载的圆频率,θ=mω(ω-θ)2πfθ;fθ为人行荷载的频率,取2Hz。将C1与C2代入式(6),则得:天桥主梁属于无限自由度体系,为计算方便,Fθgy=-22sinωt-2cosωt采用集中质量法,把主梁的分布质量换成集中质m
8、ω(ω-θ)ω量,如图1所示,则体系即
