钢结构人行天桥竖向振动舒适度分析.pdf

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1、第5期（总第181期）No.5(SerialNo.181)2015年10月CHINAMUNICIPALENGINEERINGOct.2015DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2015.05.019钢结构人行天桥竖向振动舒适度分析石成，梁吉学，安民丰（青岛市公路规划设计院有限公司，山东青岛266000）摘要：采用有限元软件建立钢结构人行天桥模型，通过计算人行天桥在人行激励荷载作用下的竖向加速度，判定其舒适度，对结构设计进行优化。关键词：钢结构；人行天桥；竖向；加速度；舒适度中图分类号：U448.11文献标志码：A文章编号：1004-4655（2

2、015）05-0057-03随着经济的发展，人行桥对景观性要求越来越式中：f为桥梁竖向振动基频。高，跨度越来越大，结构越来越轻柔。柔度较大的1.2德国人行天桥设计指南EN03景观桥其自振频率较小，当桥梁的自振频率与行人该设计指南提出的荷载模式考虑竖向、纵向及行走的自振频率接近，可能产生严重的人桥共振现横向荷载，通用表达见式（2）。象，影响行人行走的舒适度。我国现行规范仅仅对P（t）=Pcos（2πfst）×n'ψ（2）人行桥舒适度通过对桥梁自振频率进行限制（自振式中：P为一阶荷载的幅值，竖向荷载取280N；n'[1][2]频率应≥3Hz）。通过之前的计算分析，为保表

3、示与桥上自由行走的n个人效应等效的同步行走证人行桥一阶竖向自振频率满足规范要求，提高桥人数；fs为桥梁一阶模态的频率值；ψ为折减系数。梁刚度或增加减振装置，均影响桥梁的自振频率。1.3两种荷载模型的比较本文以实际工程——青岛市某人行天桥为例，分析英国BS5400荷载模型为单人荷载模型，而桥其舒适度，并对结构设计进行优化。梁振动往往是由群体性荷载引起的大幅振动，德国1桥梁人行荷载模型人行天桥设计指南中的荷载模型与实际情况更加接目前人行荷载数学模型尚处于研究阶段，根据近，因此本文采用后者作为设计人行荷载模型。现行研究成果，人行荷载模型分为多种类型。其中2各国规范对舒适度

4、指标的规定时域模型中有确定性荷载模型和概率性荷载模型两大多数规范均采用人行竖向加速度作为舒适度类，前者可用于设计中，后者应用于科研。国外基评价指标，个别规范采用振动速度或振动最大位移[5]于设计的人行荷载模型主要有两种，分别为英国作为评价指标（如澳洲公路规范）。国外规范竖[3][4]BS5400及德国人行天桥设计指南EN03。向加速度规定比较图见图1。1.1英国BS540010英国BS5400求桥梁结构最大加速度的通用方法中，对于桥梁一阶竖向振动频率＞5Hz的上部-2Ontario结构，假设行人施加的动力荷载可用一个按常速vBS5400t1沿上部结构主跨移动的脉冲点

5、荷载F来表示，[见式（1）]。EN1990最大加速度/m·sF=180sin（2πft），vt=0.9f（1）ISO101370.1收稿日期：2015-09-0212345678910第一作者简介：石成（1981—），男，工程师，工学硕士，频率/Hz主要从事桥梁与隧道工程设计工作。图1国外规范竖向加速度规定比较图（cm）57石成，梁吉学，安民丰：钢结构人行天桥竖向振动舒适度分析2015年第5期本次列举国外4个相关规范进行比较，分别为2）工况二：低密度人群自由行走，，2BS5400、加拿大安大略省规范、欧洲规范1990以其中n为桥上行人数，人群密度按照0.5人/m考虑

6、。及ISO10137标准。其中BS5400、加拿大安大略3）工况三：高密度人群流动，，2省规范以及ISO10137标准规定的最大加速度均与人群密度按1人/m考虑。频率相关，而欧洲规范EN1990则规定人行桥任4计算结果2意一点的竖向最大加速度≤0.7m/s。计算桥梁分别取不同刚度（即桥梁自振频率不德国人行天桥设计指南（EN03）采取桥梁自同），验算结构在上述3种荷载工况下的竖向振动振频率与行人承受的峰值加速度相结合的方法规定时程加速度，分析桥梁刚度变化对行人行走舒适度舒适度等级。EN03中行人舒适度定义表见表1。变化的影响。24.1荷载工况比较表1EN03中行人舒适

7、度定义表m/s等级名称竖向横向1）工况二竖向加速度最小，行人舒适度最佳，1很舒适＜0.5＜0.1表明人群在自由行走时步频相同的人数较少，不容2中度舒适0.5～1.00.1～0.3易产生人桥共振现象。3不舒适1.0～2.50.3～0.82）工况一虽然人群荷载小于工况二，但行人4不可忍受＞2.5＞0.8结伴同行，步频趋于一致，人桥共振现象较为明显，3结构分析导致桥梁振动竖向加速度较工况二大。3种工况竖3.1工程介绍向振动加速度比较表见表2。计算桥梁为三跨连续钢结构箱梁，跨径组合为表2三种工况竖向振动加速度比较表m/s2（30+47+30）m，两侧接引桥，采用牛腿型式