某大跨人行桥舒适度评估及振动控制

某人行桥采用大跨轻柔结构,通过现场测试和数值分析发现该人行桥竖向1阶振动频率与人行频率接近,且振动响应不满足人致振动舒适度的设计要求,故采用MTMD减振系统对其进行振动控制。实测结果表明该桥在附加MTMD减振系统后,竖向振动得到有效控制,在人行频率接近人行桥频率时减振率达到70%~90%。舒适度能够满足设计要求。     

人行激励下某连廊的TMD减振控制与分析北大核心

连廊作为连接两幢或几幢建筑之间的走廊,一般其竖向自振频率接近于人行走频率或者跑步频率,容易产生共振,而产生舒适度问题,因此必要时需要采用有效的减振措施来控制连廊结构的振动。采用调谐质量阻尼器(TMD)对一钢连廊实际工程进行减振控制设计,通过时程分析方法模拟随机人行荷载激励,分为步行荷载工况和跑步荷载工况对其进行人致振动分析。对比分析了钢连廊结构在相同人行激励下加设TMD前后的振动响应。结果表明,安装TMD后钢连廊的最大加速度幅值明显减小,满足舒适度要求。TMD是钢连廊竖向舒适度控制的一种有效手段,可为以后类似工程的减振设计提供参考。     

人行激励下某连廊的TMD减振控制与分析

连廊作为连接两幢或几幢建筑之间的走廊,一般其竖向自振频率接近于人行走频率或者跑步频率,容易产生共振,而产生舒适度问题,因此必要时需要采用有效的减振措施来控制连廊结构的振动。采用调谐质量阻尼器(TMD)对一钢连廊实际工程进行减振控制设计,通过时程分析方法模拟随机人行荷载激励,分为步行荷载工况和跑步荷载工况对其进行人致振动分析。对比分析了钢连廊结构在相同人行激励下加设TMD前后的振动响应。结果表明,安装TMD后钢连廊的最大加速度幅值明显减小,满足舒适度要求。TMD是钢连廊竖向舒适度控制的一种有效手段,可为以后类似工程的减振设计提供参考。     

基于不同规范下大跨钢箱梁人行桥动力响应分析

目前各国规范中规定的人行荷载模式并不统一,它们之间存在一定的差异性,现有不同规范下对人行荷载作用下人行桥动力响应的对比研究甚少。以一频率处在行人步频范围之内的大跨钢箱梁桥梁为例,对比研究了包括国际标准化组织ISO10137规范、德国EN03规范在内的五种不同规范人行荷载模式的动力响应。结果表明,在连续行走的工况作用下,不同的加载模式对人行桥产生的竖向加速度沿着跨度的变化趋势一致,都是先增大后减小,但总体而言,ISO10137规范给出的人行荷载模式对人行桥产生的加速度和位移响应较其他规范大,对于一些对振动舒适度要求较为严格的实际工程进行动力响应分析时建议首选;德国EN03规范荷载模式所产生动力响应对折减系数比较敏感,尤其是当外荷载在2.3～2.5Hz时,折减系数为零,该规范不再适用;在其余三种规范的荷载模式激励下,人行桥动力响应相对较小。     

人行荷载激励下大跨楼盖振动舒适度控制研究

针对某大跨度连体楼盖结构的舒适度问题,通过建立有限元整体模型,研究大跨楼盖的振动特性.模态分析表明该楼盖的一阶竖向振动频率与人行频率非常接近,因此在大量人群荷载激励下极易引起舒适度问题.采用结构减振控制理论,选用多重调谐质量阻尼器(MTMD)对结构在不同人群密度、不同人行频率的人行荷载作用下的振动进行控制.按本文方法在合适部位布置TMD后,所有工况下加速度峰值均能满足舒适度要求.对大跨楼盖结构人致振动控制的研究具有参考意义.     

西安北站高架层楼盖舒适度分析与减振设计

针对西安北站高架层大跨楼盖的振动舒适度问题,建立了整体有限元模型,采用Ritz向量法对结构进行了模态分析,对其振动特性进行了研究。以IABSE建议的单人步行激励为基础,考虑行人起步相位角随机分布,提出了楼盖随机人群荷载模拟方法,对该大跨楼盖进行了人行荷载模拟,并通过多点输入和时程分析法对该楼盖进行了振动舒适度分析。据此分析结果对楼盖进行了MTMD减振设计与分析。结果表明,利用该方法设计MTMD减振系统可以有效地控制大跨楼盖的竖向振动,最大减振率达到89.2%,各工况下平均减振率可达44%。     

大跨度连廊动力响应分析

以西安火车站(改扩建)东配楼项目中的1幢办公及商业配楼中的大跨度连廊为例,采用时程分析方法对连廊结构进行了模态分析,分别研究了单人行走工况、人群连续行走工况、跑动荷载和随机人行工况作用下连廊结构的动力响应。研究结果表明:连廊结构的模态分布较为分散,第一阶竖向振动模态参与质量最大,起控制作用,高阶模态贡献少,竖向基频落入行人正常步频区间;在确定荷载作用和随机荷载作用时,连廊结构有较大概率存在舒适性问题,在不改变结构形式的情况下需要进行减振控制。研究成果为后续关于大跨结构人致激励的振动响应计算和减振设计研究奠定基础。     

某拱索支撑人行桥人致振动响应分析及控制

随着人行天桥逐渐向大跨度、轻柔化和桥型新颖别致的方向发展,由此引发的人致振动的问题日益突出。以某拱索支撑人行桥为研究对象,建立空间有限元模型研究其动力特性;选取IABSE推荐的人行荷载模型,考虑非活动人群的质量,采用时程分析法对该桥进行人致振动作用下舒适度的分析;根据Den Hartog提出的不考虑主结构阻尼的最佳阻尼器参数表达式得到阻尼器的设计参数,并在人行桥合适的部位设置调谐质量阻尼器(TMD)进行振动控制。结果表明:该人行桥具有明显的竖向振型,且该振型的频率与人行步频十分接近;采用TMD进行振动控制后,共振激励作用下的竖向加速度减小80%~90%,并且满足规范中对人行桥舒适度的要求;在考虑非活动人群质量的影响后,TMD的减振效果更好。     

某大跨度钢结构连廊的人致振动分析与减振设计

本文根据目前人行荷载和舒适度评价的研究成果,模拟了不同工况下单人、多人有序和随机荷载,并对某大跨度钢结构连廊的振动特性和舒适度进行了分析。根据连廊结构的振动特性,借鉴相关研究,对大跨度钢结构连廊进行MTMD减振设计。结果表明,利用MTMD减振系统可以有效地控制结构的竖向振动,满足舒适度的要求。     

钢结构人行桥TMD减振分析及测试

钢结构人行桥在人行荷载作用下,会产生竖向振动。过大的振动不但会引起舒适度问题,还可能引发结构的安全问题。本文采用Midas Gen软件对上海市某人行桥进行人行荷载激励下的动力响应分析,对比安装经优化设计的TMD系统前后的结构振动响应,验证了TMD良好的减振效果。并对该人行桥进行安装TMD前后的对比振动测试,用加速度峰值、整体均方根值和连续均方根值评价了TMD的减振作用。     

某人行桥人致振动分析及其舒适度评价

通过模拟人行随机荷载激励,分别采用四种人行荷载工况对一座既有钢结构人行桥进行了人致振动时程分析,从而更好地了解该人行桥在行人激励下的动力特性。考虑到现有人行桥的动力特点及对其振动舒适度评价方法的不足,提出了考虑结构双向耦合振动的舒适度评价方法,并对该桥进行了舒适度评价,证明了该桥在动力性能上存在的问题。这对人行桥人行荷载模拟、人行桥振动舒适度评价以及防振减振研究都具有参考借鉴意义。     

浅谈大跨度人行桥舒适度评估与减振设计

随着城市综合体和城市交通的发展,钢结构人行桥广泛应用在地铁与城市快速路周围。钢结构人行桥趋向轻柔、大跨、低阻尼,在综合环境外部激励作用下可能会引起人行桥的过大振动,主要是桥上人行荷载引起的人行桥振动以及桥下车辆和地铁通过产生的地面振动引起的人行桥振动。不合适的振动会影响桥上行人的舒适度以及结构安全,需要结合人行桥的动力特性进行针对性的分析和减振设计。本文以上海某大跨度钢结构人行桥为例,建立舒适度评价标准,对人行荷载以及桥下车辆和地铁通过产生的地面振动引起的人行桥振动进行舒适度评估,进行相应的减振设计。结果表明,针对人行荷载采取的TMD减振措施以及针对地铁和车辆交通采取的桩-桥墩共同减振措施均可以满足本工程的舒适度设计要求。     

某体育馆看台的TMD减振分析与设计

体育馆作为人群相对集中的大空间公共建筑,应该确保结构在人行激励下不发生过大的竖向振动,确保其正常使用功能。以某体育馆实际工程项目为研究对象,考虑起立、音乐节拍运动、跳跃、行走等人致荷载工况,对比分析了体育馆看台在相同人致荷载激励下设置TMD减振系统前后的振动响应。结果表明,加设TMD减振系统后,体育馆看台竖向振动舒适度有一定程度的改善。该体育馆看台结构TMD减振系统的应用可为以后类似工程的振动舒适度设计提供参考建议。     

大跨胶合木拱桥人致振动及其优化控制

现代胶合木结构人行桥因轻质高强材料的使用而变得轻柔和低阻尼化，无论采取何种结构形式其基频均难以避开步行频率范围，桥梁将产生共振。为研究木结构人行桥的人致振动特性，舒适度评价和减振优化控制方法，进行了一座大尺寸胶合木拱桥模型的人致振动试验和ANSYS有限元仿真分析。分析结果很好地预测了多重调谐质量阻尼器(MTMD)的减振效率，与试验测试结果吻合良好，验证了该方法的可靠性和实用性，可以应用于木结构人行桥的振动优化控制。研究表明：空载时竖向基频小于3Hz、满载时(2人/m2)横向基频小于1.2Hz的木结构人行桥，需要分别检算其在单人和人群共振荷载作用下的竖向和横向加速度峰值是否小于舒适度容许值；采用固定位置集中加载(原地踏步)代替行人移动作用对人行桥激振，既能简化求解过程，又使结果略偏安全；MTMD在其参数经遗传算法优化后可以将木结构人行桥在共振频率附近较窄频带内的动力响应控制在容许范围内。     

MTMD减振技术在大跨度悬挑连廊设计中的应用

针对最大悬挑长度为35.2m大跨度悬挑连廊在人致激励下的舒适度问题，采用有限元分析软件SAP2000建立结构三维分析模型，计算多种人致激励工况下结构减振前后的加速度响应，对比了调谐质量阻尼器(TMD)和多重调谐质量阻尼器(MTMD)减振方案的减振效果。分析结果表明：连廊在人致激励作用下产生的最大加速度超过舒适度限值，利用TMD可有效减小结构振动，改善舒适度性能。但单频TMD控制频带较窄，只对特定振动频率的减振效果明显。为改善其鲁棒性，拓宽有效频带宽度，最终采用具有分布频率的MTMD减振方案，在保证经济性最优的前提下，对多种频率激励荷载均得到了显著的减振效果，使连廊满足舒适度要求。     

人群荷载下大型火车站房大跨楼盖振动舒适度控制研究

大型火车站房动力特性复杂,其大跨楼盖在人群荷载激励下容易产生较大振动。通过建立某大型火车站房的整体有限元模型,研究这类建筑中大跨楼盖的振动特性;随后对楼盖在各种不利工况人群荷载作用下的振动舒适度进行分析,重点研究人群荷载的模拟方法;进而在已有研究的基础上,提出在大跨楼盖上布置多组不同参数TMD(MTMD)的振动控制方法。根据大型火车站房的动力特性,对减振系统的布置位置以及参数设置提出实用的设计方法,其中各TMD的自振频率需要结合结构竖向自振频率以及人群荷载的激励频率来确定。工程实例的减振分析结果表明,设置MTMD系统并合理选取其参数后,人群荷载激励下楼板的竖向振动均可以得到较好的抑制,平均减振效果可以达到34.5%,从而使结构在使用时满足人体舒适度的要求。研究工作对同类大跨度楼盖的振动舒适度的分析和控制系统的设计具有重要参考价值。     

胶合木-混凝土组合楼盖人行荷载激励下振动舒适度研究

为研究胶合木-混凝土组合楼盖在人行荷载激励作用下的振动舒适度,对胶合木-混凝土组合楼盖进行了动力特性试验,测得其基本自振频率和阻尼比等相关动力特征值,并对该楼盖施加了多种人行激励工况,分析了步频、行走路径、行人数量、行走荷载布置方式、行走方式等因素对胶合木-混凝土组合楼盖振动性能的影响。结果表明:随着步频的增大和行走人数的增加,组合楼盖的峰值加速度逐渐增大;多人保持一致行走状态下组合楼盖的峰值加速度较随意行走的大;当步频相同时,原地踏步时的组合楼盖峰值加速度较连续行走的大。在试验研究的基础上,提出了胶合木-混凝土组合楼盖基本自振频率以及单人行走下峰值加速度的计算方法。最后结合国内外相关规范,建议采用自振频率和峰值加速度的双重指标来评价胶合木-混凝土组合楼盖振动舒适度,即楼盖的自振频率不小于15 Hz,峰值加速度不大于0.15 m/s~2。     

行走激励对人行桥产生的振动影响及其分析

目前人行桥这种结构形式正向轻柔、大跨度的发展方向,这决定了由于行走引起的结构振动问题对行人舒适度的影响将愈来愈显著。本文首先简述了行走激振力的数学模型,然后通过蒙特卡罗法,分析了人行桥在四种人行荷载工况下的振动问题,最后通过对一座既有钢结构人行桥的动力测试试验,一方面说明了采用蒙特卡罗法模拟分析行人行走激励下人行桥的振动问题具有可行性,另一方面也说明了行人行走激振力引起的人行桥侧向振动同样应当引起足够的重视。这些无论对于结构设计还是对既有桥的减振处理都具有很好的实际意义。     

人群激励下梁式人行桥振动控制和MTMD优化设计

通过对人群荷载的频谱分析,说明当人行桥的自振频率位于人群的激振频率范围内时,人行桥将产生共振。因而,对于此类人行桥,需要安装调谐质量阻尼器(TMD)对其进行减振控制。通过人群荷载功率谱密度分布求得人行桥的均方根加速度,然后将其作为目标函数提出了多重调谐质量阻尼器(MTMD)阻尼比和频率比任意分布的优化表达式,并采用遗传算法求解该问题。人群激励下人行桥的振动分析表明,人-桥共振时采用MTMD将比单个TMD具有更高的减振效率,通过保持MTMD中心频率不变而适当等比例扩大最优频率比可以有效提高人-桥-MTMD系统减振效率的鲁棒性。计算同时表明,MTMD的相对运动位移较小,完全可以满足人行桥对安装空间的要求。     

高铁站房大跨钢楼盖行车和人群荷载激励下振动响应实测与分析

对西安高铁站候车大厅在列车进出站、人群荷载激励下的结构振动响应,采用加速度传感器和信号采集分析仪进行了现场实测。分析了各测试工况下结构振动响应情况、行人-结构耦合作用、行走频率及行走状态对结构振动的影响。结果表明:列车进、出站及乘客检票进站时,不会产生较大竖向振动。人群荷载激励工况下,结构发生共振时等效正弦波峰值加速度最大为609.99 mm/s2;共振状态下,具有明显的行人-结构同步效应,且不同行走状态的人群对同一振动的反应各不相同。结构在步行频率及其整数倍频率上的振动响应较大;功率谱分析表明,人群荷载前3阶谐波分量对楼板振动贡献最大,舒适度分析时可只考虑前3阶谐波分量。采用加速度峰值会高估结构加速度响应,建议采用ESPA规范评价结构竖向舒适度。