人行桥人致振动计算方法研究

文中对人行桥人致动力响应计算方法进行了详细的研究探讨。首先介绍了人行桥人致振动计算的研究背景,提出该研究领域的重点和难点;之后详细阐述了行人步伐荷载、人体动力学模型、人致振动计算方法、人-桥耦合振动计算方法四个方面的研究现状及现行规范;最后阐述了人行桥人致振动计算研究目前遇到的问题以及对未来的展望。     

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。     

人-桥竖向动力相互作用效应理论与试验研究

在人行桥人致振动现象中,行人对桥梁的振动具有双重作用效应,其一以外荷载的形式直接作用于桥梁结构上,表现为强迫驱动作用;其二则以"激励-振动-感知-步伐调整再激励"的反馈环作用形式发生在桥梁的整个振动过程中,表现为人-桥之间的动力相互作用。然而,在当前的人行桥人致振动问题研究中,有关人-桥动力相互作用效应(尤其是竖向)的研究成果较少,导致其在现有的人行桥人致振动响应计算方法中经常被忽略,从而直接影响到计算结果的可靠性。针对这一问题,首先从理论上建立反映行人步行特征的行人动力学模型,并从等效的观点研究振动环境下行人平衡控制理论,借用风工程中强迫振动气动导数识别的思想,提出人-桥动力相互作用效应的理论评价体系,并结合数值方法系统地研究人-桥动力相互作用效应;在此基础上通过试验手段,利用强迫振动法识别结构动力特性的相关理论,研究人-桥动力相互作用的整体效应;通过理论分析与试验结果相对比,进一步对人-桥动力相互作用效应的理论表达式进行修正、完善,最终给出以单人形式描述的人-桥动力相互作用理论表达式。     

空间Y型张弦梁桥结构体系及减振措施研究

日晖港人行桥设计为空间Y型张弦梁形式,结构新颖、复杂、刚度小。研究该桥结构体系,包含支承系统、拉索线形、主梁交汇角度及主梁交汇形式等,分析人致振动,并提出具体减振措施。经过计算及研究,桥梁关键性能均满足要求。     

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。     

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。     

人行桥行人荷载的动力特性及作用模型分析

大跨度人行桥普遍存在着人致桥梁振动的问题,对行人激励荷载的动力特性及作用模型分析是研究人桥耦合振动的基础。行人随机激励荷载模型选取的好坏将会直接影响到采取的减振措施的质量。本文在国内外文献和技术资料的查阅的基础上叙述了人行荷载的特征,同时,对各国规范和学者提出的行人激励荷载模型进行了分析比较。这对大跨度人行桥的振动设计具有参考借鉴意义。     

基于TMD减振技术的景观桥人致振动控制研究

人行桥的舒适度现已成为景观类桥梁设计的一个重要指标。本文以国内某景区内的人行景观桥工程为例,采用Midas civil有限元分析软件建立三维有限元模型,分析了该桥的结构动力特性及人致振动响应。人致振动加速度时程响应结果表明该桥的舒适度未能满足设计和规范的要求。因此,提出了采用电涡流调谐质量阻尼器(TMD)的减振设计方案,并通过实际工程中评估了减振效果,证实方案的可行性     

大跨人行拱桥的结构稳定与振动分析

随着城市建设的日益发展,人们对城市人行桥的景观要求越来越高,人行拱桥有朝轻巧、大跨化方向发展的趋势,其稳定性及人致振动问题也日渐显著。对某大跨上承式钢管桁架人行拱桥进行了稳定性和人致振动分析,并对该桥进行了舒适度评价,供此类桥梁设计时参考借鉴。     

某钢桁架人行桥人致振动性能分析

以某钢桁架人行桥为例,从构造设计与动力特性方面分析了该类人行桥的人致振动病害,结合人行桥动力性能理论分析与实测结果,得出该桥病害产生的原因,并进行了加固设计;强调了人行桥应进行基于舒适度评价的动力性能设计的必要性,为同类型人行桥的设计及加固提供参考。     

某异形大跨钢人行桥设计研究

海南省某海湾内人行桥具有桥梁跨径大(46.5 m+83 m+46.5 m)、形式独特、结构复杂等特点,且桥梁位于台风多发区,风荷载取值大,设计具有较大难度。主要介绍该桥的关键技术,如总体设计、防腐设计、抗风研究、人致振动响应分析等方面。所得经验为类似工程提供参考。     

大跨度曲线组合结构人行天桥设计与振动特性分析

以珠海市情侣路香炉湾城市阳台项目为背景,对大跨度曲线钢-混凝土组合结构人行天桥进行分析与设计,介绍了异型复杂人行桥采用多重调谐质量阻尼器(MTMD)进行人致振动响应控制的方法。首先利用通用有限元软件ANSYS,建立了全桥空间精细化有限元模型,然后合理设计全桥的施工工序并在有限元程序中定义了相应施工阶段,分析了组合桥在施工全过程及正常运营阶段的受力性能。采用避开敏感频率和限制结构动力响应的方法对人行天桥进行了舒适度分析,并按照国内外规范对结构人行舒适度进行评估,进而提出了增设多重调谐质量阻尼器进行人致振动控制的方案。结果表明：设置MTMD可有效控制曲线人行桥结构的人致竖向振动响应。     

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。     

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。     

人行悬索桥的舒适度分析

对目前国内外人行桥的振动舒适度标准进行了分析讨论,选取国际标准化组织ISO规范作为标准,对人行悬索桥进行人致振动的动力时程分析,并对人行悬索桥的舒适度做出评价。     

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。     

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。     

大跨铝合金人行桥人致振动分析及舒适性评价

铝合金人行桥因质轻、便于吊装施工等特点而成为人行桥设计新选择,但由于铝合金质轻、弹模低使得相比于钢结构人行桥更易出现振动舒适性问题。文中以三座大跨铝合金人行桥为对象,对行人质量影响下的结构振动基频及人致振动响应进行了分析,与同结构形式下钢结构人行桥进行了对比讨论,并结合各国振动舒适性规范对振动舒适性进行了评价。结果表明,铝合金人行桥因质量轻,相比于钢结构其振动基频对行人质量影响较敏感,设计中需考虑行人质量对降低结构基频的影响,从而使结构从超谐共振进入共振而产生过大振动,设计中建议适当提高结构振动基频以满足舒适性要求。     

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。     

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。