某公园外轻柔简支人行桥人致振动响应分析和舒适性研究.pdf

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1、一～—棚◎某公园外轻柔简支人行桥人致振动响应分析和舒适性研究曲慧[同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司桥梁工程设计院，上海200092]摘要：我国人行桥正朝着大跨径和纤薄轻巧方向发展，由于我国人行桥设计规范发布时间较早，对于中大跨径的人行桥人致振动控制方面的适用性较差。通过对目前国际上主流的几个人行桥设计规范的比较，得出德国人行桥设计指南EN03(2007)更为适合于中大跨径的人行桥人致振动设计指导。以某已经建成的公园外中等跨径轻柔简支人行桥为例，参考德国EN03(2007)设计指南基于不同行人同步率和人群密度下的2种人群荷载形式，应用直接共振理论，对

2、落入敏感频率范围的横向侧弯振型，通过有限元分析，计算得到2种不同行人动荷载下主梁跨中横向加速度响应时程曲线，对结构的舒适度进行分析，并通过调整支座类型提高结构横向刚度，达到改善桥梁舒适性的目的，为其他人行桥人致振动响应和舒适性研究提供一定的借鉴作用。关键词：轻柔型简支人行桥；空间有限元；人致振动；舒适性0引言随着我国城市化进程的加速和经济水平的提高，城市人行桥造型正向一个越来越纤薄轻巧的方向发展。同时人行桥不同于车行桥，其结构自重较轻，人群荷载作用下导致的振动问题比车行桥更加突出。然而我国人行桥设计规范发布和实施时间较早，对人行桥人致振动方面的控制指标较

3、为单一且限值较高，现代设计的轻柔型人行桥一般很难满足其要求。为此，本文首先对各国人行桥设计规范进行比较，归纳总结出适用于轻柔型人行桥人致振动设计的方法。其次依托某公园外已经建成的中等跨径轻柔简支人行桥工程项目，采用直接共振理论，利用有限元时程分析，研究不同人群荷载模式下的桥梁竖向、横向和纵向振动响应特性，并进行舒适度评价分析。1各国规范比较1．1CJJ69-95《城市人行天桥与人行地道技术规范》[1]我国规范中仅通过控制人行桥上部结构竖向自振频率不小于3Hz，来避免人桥共振。然而文献E2-1中统计了67座跨径不同的人行桥第一或基振频率的值，将基频与跨度关

4、系统计回归为，一33．6·Z-0·73，由公式可知，跨径小于30m的小跨径人行桥基频一般均大于3Hz；跨径超过30m小于50m的中等跨径人行桥基频一般为2～3Hz；跨径大于50m的大跨径人行桥收稿日期：2016—11一01基频一般小于2Hz。由此可见我国规定的人行桥基频下限3Hz要求只有小跨径人行桥才有可能满足，这与我国规范编制年代较早有一定的原因，因此其难以适用于现在轻柔化的中大跨径人行桥的人致振动控制设计的需求，如果盲目仅依据本国规范规定的竖向基频3Hz的要求，势必会导致为了增加结构刚度而增大截面面积，增加结构材料，进而增加工程造价而产生一定的不经济

5、。1．2英国BS5400E31英国规范中通过限制桥梁竖向自振基频，当桥梁竖向自振频率^高于5Hz或小于1．5Hz，可以不考虑振动问题；当桥梁竖向自振频率．厂0位于1．5～5Hz之间时，提出人行桥设计中应考虑竖向人行动荷载，要验算单个行人动荷载产生的竖向振动加速度，通过最大加速度不能超过0．5~／^来控制振动问题。其中单人验算动荷载为：F一180sin(2，rfo，)(N)。1．3德国人行桥设计指南EN03(2007)H]德国2008年提出的EN03(2007)人行桥设计指南吸收了自伦敦千禧桥事故以来新的研究成果。采取限制人行桥自振频率与桥上行人体感承受的

6、峰值加速度值相结合的方法，控制人行桥的人致振动程度，对人行舒适性进行划分。指南中规定的设计流程如图1所示。指南中提出人行桥设计中应考虑人群的行人动荷载P(t)(N／m2)，P(f)=P×COS(2丌fo￡)×刀×谚，公式No．42016上冯么咯61◎s一—棚一中参数如表l所示，要验算人群行人动荷载产生的三向振动加度，并对人行桥舒适度等级进行划分，如表2所示。指南中规定的桥梁自振敏感频率，如表3所示。sl：计算结佝的自振频率<芝>磐叫至受圈『在敏感范围[二查!s6：判断横向最大加速度值是否达小于锁定加度速度d一‘q一。。J‘7圳“

7、_l=。振动最大加速度值

8、是否小于加速度限值a。

9、的结构，通过进一步对结构振动加速度响应值的分析，来进一步分析结构的人致振动舒适性