铝合金人行桥振动舒适性研究

人行天桥在人群荷载下会发生竖向和横向振动,从而影响人行走的舒适性。铝合金人行天桥的质量特点和动力特性不同于钢结构和混凝土结构桥梁,铝合金人行桥的振动舒适性有待进一步研究。本文通过实地考察测定了五组不同工况的人行荷载,利用Monte Carlo法抽样产生随机人行荷载样本,通过有限元软件建立铝合金人行天桥三维模型并计算了不同工况下的加速度响应。最后用概率统计的方法对铝合金人行天桥的舒适性进行了评价,给出了振幅过大致使行人不舒适的概率。     

某钢结构人行桥人致侧向振动及舒适度分析

以某钢结构人行桥为例,建立有限元模型,分析其侧向振幅过大影响行人行走舒适度的原因,得出原设计主跨跨中侧向加速度幅值位于不舒适级别,采取设置K形平联以提升结构侧向刚度进行振动控制,达到预期效果。案例证明,中小跨径的钢结构人行桥也可能出现人致侧向振动,建议在人行桥设计阶段采用频率调整法和限制动力响应值法相结合进行振动特性研究。在没有提出适合中国国情的人行桥动力设计指南前,参照德国指南(EN03)中以桥梁自振频率与行人承受的峰值加速度限值相结合的方法对行人舒适度进行评估。     

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。     

TMD减振系统在大跨人行桥中的应用

大跨钢结构人行桥在人行荷载作用下容易产生过大的振动使行人产生不舒适感,而采用具有减振效果明显、施工简单等优点的调频质量阻尼器进行减振则是一种切实可行的方法。因此,以国内某大跨钢结构人行桥为研究对象,阐述了在步行荷载作用下的桥梁动力设计及减振设计方法。该桥的TMD减振系统的应用可为类似工程的减振设计提供参考。     

苏州龙安路人行天桥行人舒适度研究与人桥共振分析

近年来,人行天桥的舒适度问题越来越引起公众的注意.人行桥振动是因为结构自身刚度较低,在人群荷载下引起共振,该现象出现在较多的城市桥梁中.因此,针对龙安桥箱梁式人行天桥,开展行人引起的振动研究,评价结构安全性及行人舒适性,具有十分重要的意义,可为类似工程提供有益的参考.     

人行桥用TMD的减振效果研究

随着人行桥跨度的不断增大、新型轻质高强材料的日益运用,人行桥的基频不断降低,其振动及带来的行走舒适性问题也相继日益突出。本文对某人行桥的人致振动进行研究,分析行人激励的规律。在此基础上,把行人激励加载在人行桥上,查看激励响应,结合桥梁固有频率设计TMD并进行TMD减振效果仿真分析计算。通过数据证明TMD在解决人行桥垂向振动方面可取得良好效果。     

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。     

空间曲梁单边悬索桥设计中的行人舒适性分析及改进建议

以上海国际旅游度假区空间曲梁单边悬索桥东桥为工程背景,介绍了人行桥人致激励振动理论,分析了人行桥的动力特性,并依据《德国人行桥设计指南》EN03中的标准和条件评价了人行桥的行人舒适性,最后建议通过增加结构自重的方法改善人行桥的行人舒适性。其成果可为同类桥型设计提供参考。     

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。     

人行天桥随机协同人群荷载下振动响应分析

人群荷载下人行桥的振动计算已成为人行桥舒适性设计重要内容,多国规范、学者采用放大系数乘以单人响应的方法来简化人群荷载效应计算,而随人群密度增加出现的人-人同步现象(协同效应)对振动影响显著。文中以考虑协同效应下人群荷载作用振动响应为对象,采用能同时考虑行人随机性及协同性的人群荷载模型,基于蒙特卡洛法对不同人群密度、协同率下的响应峰值样本进行了概率分布拟合,并以此拟合得到了考虑协同效应下放大系数的计算公式,与各国规范、文献进行了对比,为人行桥振动设计提供参考。结果表明,协同效应影响下随机人群振动响应峰值符合极大值分布;人群协同效应对放大系数的影响显著,协同率与放大系数呈较强的线性关系;各国规范对放大系数规定相差较大,在高密度人群下的计算有必要引入协同率以量化协同效应的影响。     

人行桥人致振动及TMD减振性能分析

随着钢结构人行桥的建设和发展,该类型桥梁的振动及人行舒适性问题也愈来愈突出。笔者结合国内外人行桥设计规范,利用有限元分析软件,对某大跨径人行廊桥进行了人致振动时程模拟分析,并根据该廊桥的最大加速度响应时程曲线及模态分析结果,设置了相应的TMD减振系统,进行了减振效果分析和舒适度评价,表明TMD减振系统对人行桥具有较好的减振效果,对类似桥梁减振设计具有一定的借鉴意义。     

某轻钢人行桥的力学特性研究及舒适度评价

在通过足尺静力试验校核MIDAS Civil有限元模型的基础上,对一座轻钢人行桥进行动力特性分析,并采用规范ISO 10137:2007(E)提出的单人行走荷载模型,结合用同步行走人群代替随机行走人群的方法,计算不同工况下结构峰值加速度响应.此外,考虑人群质量对人桥系统总基频的影响,将人群质量逐级折算入人桥系统总质量,分析人群行走工况下的结构加速度响应.研究认为,该桥满足现有规范对于基频的要求,同时峰值加速度基本处于德国规范EN 03规定的舒适区间,但折算78％满载人群质量计算人桥系统基频时,峰值加速度相比不折算人群质量的情况明显增大,表明人群质量可以对系统基频产生显著影响,可能造成人桥系统基频落入行人步频范围内,导致人桥共振现象的发生.     

TMD在钢结构人行桥减振中的应用分析

钢结构人行桥在行人荷载作用下易产生过大振动而不满足舒适度要求,因此需要采取措施来控制振动。本文通过对各国人行荷载规范进行对比及选取,考虑人桥耦合作用,对某人行桥结构进行行人荷载下的结构动力特性分析,对比了添加TMD前后结构的加速度响应,表明TMD系统减振效果显著。同时根据TMD原理,对TMD的质量比、阻尼系数等参数作用进行分析,可为类似工程提供参考。     

大跨钢箱梁人行桥振动响应分析与MTMD减振控制

人行桥的自振频率与行人步频接近时,容易发生人桥共振,本文以一频率处于行人步频范围内的大跨钢箱梁人行桥为例,考虑了随机行走、结伴行走和跳跃等11种荷载工况,研究了各工况人行荷载激励下人行桥的竖向振动响应,并针对不满足舒适度要求的工况,采用多调谐质量阻尼器(multiple tuned mass damper简称MTMD)对人行桥进行减振控制。结果表明,人行桥在无控状况下产生了较大的振动响应,其竖向加速度超过舒适度限值要求,而当在人行桥加装MTMD系统后,其振动响应大幅降低,减振效果达到70%以上,实现了人行桥在人行荷载激励下的舒适度控制要求。     

人行天桥动力特性参数时变性分析及其TMD减振控制

人行天桥动力特性是影响桥上行人舒适度的主要因素。针对随机人群行走对人行天桥模态阻尼比和模态频率的影响,考虑人-人相互作用的行人步态主被动调整策略,基于考虑行人同步率的随机人群集中模型,推导了随机人群-人行天桥-TMD系统的耦合动力方程,分析了人行天桥动力特性参数时变规律,提出了基于人行天桥动力特性参数时变的TMD减振设计方法。结果表明：考虑人-人相互作用时,在随机人群行走下,人行天桥一阶瞬时阻尼比随人群密度的增大而大幅提高,提高的幅度与人行天桥基频和模态质量呈正相关;在随机人群行走下,人行天桥一阶瞬时频率随人群密度的增大而不断下降,降低的幅度与人行天桥基频呈负相关。基于人行天桥动力特性参数时变的减振设计方法能有效地减小单人定频行走、单人随机行走和随机人群行走下结构的竖向振动响应,其中0.6人/ m2随机人群行走工况下,人行桥竖向振动加速度减振率达到72%。     

大跨径人行桥人致振动舒适度分析

对于大跨径轻柔桥梁结构,在行人激励之下更容易发生大幅振动,引起舒适度问题。依托国内某大跨径人行桥,参考国外人行桥设计指南,通过有限元时程分析方法,计算获得不同荷载激励下结构最大加速度响应时程曲线,进行行人振动舒适度评价。另外,针对不同模态设计相应的TMD减振系统,并进行减振效果分析。     

大跨度全钢结构人行天桥的创新结构和美学设计

通过对跨度为43.6 m的大跨度全钢结构人行天桥设计和建造实践,介绍了满足结构设计要求并融合建筑美学所开展的人行桥结构创新尝试。有限元模态分析表明:该结构竖弯基频频率小于CJ 69—95《城市人行天桥与人行地道技术规范》中3 Hz的要求,基于瞬态动力学分析评估了附加调谐质量阻尼器的振动控制效果,最后基于行人激励下的加速度实测,验证了结构良好的行人舒适度性能。研究发现:现行规范为了避免人桥共振,对结构自身频率的要求很难达到,而通过附加TMD来控制桥面加速度响应比通过调整结构的刚度来"躲避"人行窄带频率要更经济和更有效。因此修订原设计规范和制定新的人行天桥加速度响应评价规范非常重要和必要。     

空间曲梁单边悬索桥的振动舒适性评估及减振设计

以上海国际旅游度假区空间曲梁单边悬索桥西桥为例,介绍了人行桥人致激励振动分析的一般过程。阐述了人致激励的原理以及人行荷载的简化数学模型,并且给出了人行桥舒适性评价指标。利用有限元软件,模拟了人群在随机步行状态下对人行桥的人致激励作用,最后根据人行桥舒适性评估结果,提出安装调频质量阻尼器对该桥进行振动控制。计算结果表明,该人行桥经过减振设计之后将不会出现超过人行舒适性的人致振动。     

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。     

吴淞江大桥车辆激励对人非桥行人舒适性的影响研究

吴淞江大桥的附属人非桥通过悬吊杆悬挂在主线车行桥下,车辆通过所引起的振动效应会造成人非桥的振动,从而可能会影响行人舒适性。建立全桥的三维空间有限元模型对结构的动力特性进行分析,采用分离迭代法编制车—桥耦合振动空间分析程序,考虑设计车辆、随机车流以及不同车速和路面粗糙度,求解吴淞江大桥在车辆激励下的振动响应,以车致振动下结构所产生的最大加速度来评估人非桥的行人舒适性。通过分析得出,吴淞江大桥在车辆激励下,人非桥的行人舒适性满足要求,且舒适度等级较高。