人行桥的自振与动力响应分析

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1、2010年第4期西南公路XINANGONGLU人行桥的自振与动力响应分析施洲蒲黔辉(西南交通大学土木工程学院成都610031)【摘要】针对人行桥振动问题，分析人群荷载的动力特性以及人行桥的动力问题。以某主桥为22m×10的直线人行桥为例，建立空间有限元模型，分析其自振特性，讨论梁端连接参数对自振特性的影响，以及人群质量对自振特性的影响。进行该桥的人群荷载下动力响应计算，分析人群动荷载下结构受力与位移响应结果，并分析行人的舒适性分析讨论。该桥的动力计算分析结果表明桥梁自振特性较低，易于引起人群共振，人群下动力响应较为明显，但结构是安全的。最后分析人行桥的减振方法并对该人行桥提出

2、合适的减振措施。【关键词】人行桥，行人激励，自振特性，振动响应，舒适性【中图分类号】TU528.2【文献标识码】A0前言1人行桥的动力特性问题早在19世纪，军人列队齐步过桥时的动载作用1.1人行荷载的动力特征曾招致桥梁破坏，当时人们仅认识到这是由于共振桥梁的人行激励振动的特性取决于人行荷载的引起。但后来美国旧金山金门桥、国内武汉长江大特殊性。人的行走由连续的步子形成，具有周期桥诸多桥梁在大量人群散步的情况下也发生了远远性。这种周期性激励在竖向和侧向都可以用傅立叶超出预期的大幅振动。从而引出了人行荷载下桥梁级数的形式表示，级数中高阶频率是基频的整数安全性和使用性问题。近年来，人

3、行桥不断向大倍，但基频的大小在竖向和侧向不同。研究表明行跨、轻柔和纤细化发展，在美国、日本和欧洲，除人的正常行走步频介于1.6Hz(慢走)和2.4Hz(快走)之竖向振动外，还发生了为数不少的由人行激励导致间，平均值大约是2Hz(2步·s-1),且标准差较小。因桥梁大幅度侧向振动的事例，英国伦敦的千禧桥此，人行竖向激励的傅立叶级数的基频大约是2（2000年）就是一个最典型的例子。Hz，其他主要频率成分有4、6、8Hz。侧向振动由人20世纪70年代以来，国外针对桥梁竖向人行激行走时重心从一脚移到另一脚时，身体呈侧向Ｚ字励振动的安全性和使用性制定了设计规范。但侧向形移动产生的周期性

4、激励力引起。当左脚站立迈出振动是各国规范没有列入考虑范围而又是现今亟待右脚时，这个力的方向指向左边，反之，指向右解决的问题。但国内的人行桥设计，基本思路仍然边，在左右脚各跨出一步后，完成一个循环(即2个单是将人行荷载处理为静力荷载来考虑，这显然与实步)。所以，基频总是竖向荷载频率的1/2，大约为1际情况有很大的差异，因为人行桥振动问题本质上Hz，其他主要高阶频率成分有2、3、4Hz。是一个多阶动力谐响应问题，1.2人行桥的动力问题由于目前对人行桥动力问题研究的不足以及相人行桥的自振特性是桥梁结构动力特性的重要应规范的空缺，很多人行桥没有充分考虑到人群荷内容之一，自振频率量值特

5、别是基础频率的大小直载动力效应的影响，使得很多桥梁在使用过程中发接影响桥梁是否会在人群荷载下发生共振。目前也生振动过大等问题，一方面会导致桥梁垮塌等严重是被国内外很多规范作为人行桥梁的设计要求指标的结构安全性问题，其次会引起人群的恐慌，易于之一，并在桥梁的检测评定中得以应用。发生相互踩踏、跳桥等人身安全问题。人行桥的动力响应分析则是分析桥梁在人群动602010年第4期西南公路XINANGONGLU施洲蒲黔辉：人行桥的自振与动力响应分析10荷载下的结构受力与位移动响应，并根据动力响应C30混凝土，取弹性模量E＝3.3×10Pa，容重γ＝c人行桥的自振与动力响应分析结果推导人行荷

6、载的动力系数。通过动力响应分析26kN/m3，泊松比μ＝0.167。取主梁、墩、桩的几何能够全面把握桥梁的受力状况与桥梁构件的变形过特性见表1。桩侧土体共分成四层，各层的m值见表程，直接分析结构的承载能力与使用性能。2，其中m分别取不同的值以考察土弹簧刚度取值对施洲蒲黔辉行人舒适性分析体现人行桥的使用性能。人行自振特性的影响。各层土弹簧的刚度系数Ki=mb1zhi，(西南交通大学土木工程学院成都610031)激励振动带来的是桥梁的使用性问题。振动使用性其中b=0.9（d+1.0）为计算宽度，d为直径，z为土层1能评估可以通过对比计算得到的桥梁峰值加速度和平均埋深，h为土层的厚

7、度。将3#～14#桩侧的土体i【摘要】针对人行桥振动问题，分析人群荷载的动力特性以及人行桥的动力问题。以某主桥为人体舒适度指标来实现。舒适度指标是未引起行人分层，并换算为弹簧刚度系数，将桩单元的节点放22m×10的直线人行桥为例，建立空间有限元模型，分析其自振特性，讨论梁端连接参数对自振特性的影感觉不适的加速度允许值，一般表示为主频的函置到各土层的中点，土弹簧共有12层。所建立响，以及人群质量对自振特性的影响。进行该桥的人群荷载下动力响应计算，分析人群动荷载下结构受力数。目前国内外还没有统一的舒适度指标