空间曲梁景观步行桥人致振动分析及减振设计

以某空间曲梁景观步行桥为例,介绍人行桥人致激励振动分析方法及减振设计方案。首先阐述了人行荷载产生的机理和简化力学模型,给出了人行桥振动舒适性评价指标;其次利用有限元软件,模拟了该景观步行桥在不同人行荷载工况下的人致振动响应,并根据舒适性评价指标进行人行桥舒适性评估;最后根据评估结果并考虑到实际结构的不确定性以及该桥的重要性,对该桥进行基于调频质量阻尼器(TMD)的减振预案设计。计算结果表明,经过减振设计之后,该桥主梁的加速度峰值大幅下降,将不会出现超过人行舒适性的人致振动。     

三跨钢箱连续梁人行桥人致振动舒适性分析与减振控制

人行桥跨度的增加以及轻质高强材料的广泛应用，使得结构基频不断降低，进而带来了较为显著的人致桥梁振动舒适性问题。现基于人致振动理论，分析了行人荷载的作用特性和国内外规范对行人舒适度评价方法的异同，并采用有限元仿真计算，分析了高密度人群下的人致振动响应，比较了三种不同的梁高方案与其产生的人致振动效应，以及采取减振控制后的效果。结果表明，在钢箱梁人行桥结构人致振动性能保证的前提下，基于多组TMD的振动控制措施具有良好的成本控制可行性。     

基于TMD的大跨连续钢箱梁人致振动分析研究

一般大跨连续钢箱梁人行桥难以满足我国现行规范对人行桥竖向自振频率的严苛要求(不应小于3 Hz)。为了对此类桥梁的人致振动舒适性进行适合准确的评价及优化,并为我国人行桥有关规范的制定提供依据,以一座(58.6+110+58.6)m大跨连续钢箱梁人行桥为例,参照德国人行桥设计指南(EN03-2008),以人群动荷载作用下结构的加速度幅值为指标对该桥的人致振动舒适性进行评价,并对舒适性不满足要求的特定模态采用布置调质阻尼器(TMD)的方法进行减振处理。分析研究表明:TMD可有效地控制结构相关模态下的人致振动响应,在人行桥第1、第3阶模态峰值位置布置总重6 000 kg TMD后,两阶模态的人致振动减振率分别为86.5%、86.3%,最大竖向加速度幅值在0.5 m/s~2以下,满足设计指南最好舒适性指标。     

大跨径人行桥人致振动舒适度分析

人行桥的主要荷载源于行人和非机动车,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提篮拱桥,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。     

大跨径人行桥人致振动舒适性研究

国内对大跨径人行桥人致振动舒适性研究较少，以某大跨径人行斜拉桥为例，采用强迫振动法和全桥连续行人流荷载模型，结合德国人行桥设计指南EN03(2007)，阐述了大跨径人行桥人致振动舒适性的评价过程，并采取了在桥上安装调频质量阻尼器(TMD)系统的减振措施设计。结果表明，通过减振措施，该桥的人致振动舒适性评价从“差”提高到了“最佳”。     

大跨度曲线人行桥人致振动分析与耦合振动控制研究

随着人们对城市景观以及桥梁美学的不断追求,人行拱桥跨度不断增加、结构趋于复杂,因此该类桥梁人致振动问题日显突出。该文以北水湾人行桥为工程实例,研究了该桥的动力特性,对人致振动响应理论分析结果进行了舒适度评价,采用调谐质量阻尼器(TMD)探讨和比较了大跨度曲线人行拱桥竖、横向耦合人致振动控制方案。结果表明:此类桥梁具有频率低、振动耦合现象显著的特点,需对其人致振动进行减振控制;理论分析和现场实测证明采用一个4t竖向TMD可控制其两个方向的耦合振动,控制措施有效。     

斜吊杆下承式系杆拱人行天桥振动设计

某斜吊杆下承式系杆拱人行天桥,结构较为新颖,但其整体刚度较小,自振频率低,不能满足现行规范舒适度设计要求。为此根据该天桥的特点确定合理的单人及高密度人群荷载模式,对天桥在人行荷载下的振动反应进行研究分析,并通过优化TMD系统设计参数确定了TMD减振方案。其结果表明,该天桥在不增加结构截面尺寸的前提下,通过设置TMD系统减振,其最大加速度响应减小了26%,能够满足国外相关规范舒适度设计要求。人行天桥振动响应计算过程可为同类型人行天桥振动设计提供参考。     

人行桥的振动控制分析

在人群荷载激励下,会导致大跨度人行桥产生较大的振动,影响桥梁的安全性和桥上行人的舒适性。该文以某人行桥为研究对象,在人行桥跨中设置了调谐质量阻尼器(TMD),计算得到了TMD的各最优参数,并进行了动力特性分析,研究了在动荷载作用下TMD对人行桥的减振效果。     

大跨度人行斜拉桥TMD减振分析

为避免人行桥发生共振,以新金牛(岛型)公园C、D地块人行斜拉桥为例,通过数值仿真和脉动试验得到了人行斜拉桥的一阶自振频率。进一步地,选取人行激励荷载,确定舒适度评价标准。最后,数值分析了原桥的振动响应,并根据原桥动力分析结果设计了调谐质量阻尼器(TMD)减振方案。研究结果表明：本桥端跨的一阶竖弯频率为2.73 Hz,跨中频率为1.51 Hz；安装TMD后,端跨和跨中的加速度峰值符合舒适度标准,TMD减振效果最大可达到60%。     

人行天桥竖向振动控制

该文介绍了国内外规范和标准关于人行天桥在人群荷载激励下产生竖向振动时的相关控制要求。为了解决人桥共振问题,设计上采用的基本方法主要有两种:频率调整法和限制动力响应值法[1];调整结构基频可以通过改变板厚、梁高或结构形式等实现;目前国内外也广泛采用调频质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)来限制结构的动力响应。该文以天津市南京路人行天桥工程为背景,详细分析了各种竖向振动控制方法的效果。计算表明:增加梁高和改变结构形式均能较大幅度的提高结构基频;采用TMD减振系统则可有效削减人行桥的共振反应。     

太原市汾河跻汾人行桥减震设计及研究

通过研究太原市汾河跻汾人行桥的减震设计,对设置调频质量阻尼器(TMD)前后进行了比较。分析了大跨径人行桥在人行荷载作用下的竖向及侧向振动加速度,确定人行桥是否满足舒适度及人致动力稳定要求。     

某景区人行悬索桥舒适度分析

以某景区内的1座人行悬索桥为研究背景,结合国内外相关研究结果,建立人行荷载模型及舒适度评价指标要求,介绍了该类人行悬索桥在不满足国内人行桥设计规范要求时对舒适度的评价方法及过程;同时,为进一步提高舒适度,进行了基于调谐质量阻尼器(TMD)的减振措施预案设计。结果显示,该人行悬索桥基频较低,不会出现人桥共振,舒适度满足限值要求;TMD减振措施能有效提高桥梁结构的舒适性。分析结果可为国内建立此类桥型的舒适度评价体系提供参考。     

燕罗人行桥人致振动分析与控制研究

鉴于我国现行的人行桥规范较为陈旧,对人行桥动力特性要求过于苛刻,不利于大跨径、纤柔的人行桥动力设计,本文结合国内外学者的研究以及国外现行的人行桥设计指南,以深圳市燕罗人行桥工程为背景,对大跨径人行桥的振动控制设计方法进行研究并实践。实践结果显示,调谐质量阻尼器(下文称TMD)的布置,可以有效降低大跨度人行桥人致振动响应,提高行人舒适度。     

外倾单肋曲线人行钢拱桥振动舒适度评价

现代人行桥为追求美观,其设计多采用大跨轻柔的复杂结构形式。基频过低的人行桥易受行人荷载激励产生共振,从而影响行人通行舒适性。为探究人桥共振的舒适度评价机制,该文以外倾单肋曲线人行钢拱桥为研究对象,基于Midas/Civil平台对结构进行振型分析;结合德国规范EN03建立了不同人流密度下的人群荷载模型,通过时程分析和单自由度方法对比了桥梁振动峰值加速度,两者差值不超过2%;根据舒适度指标,对桥梁进行综合评价。结果表明:多人荷载数学模型仍需改善;人致振动加速度与行人密度正相关,但行人过密难以走动会引起动力效应的衰减;桥梁在正常运营状态下的振动舒适度满足要求。     

广州海心桥人致振动研究

海心桥为主跨198.152 m的钢结构曲梁斜拱人行桥,具有轻质、斜拱、空间曲线结构的特性,动力特性复杂,需对其进行人致振动研究。采用有限元软件MIDAS Civil建立空间有限元模型,根据德国人行桥设计指南EN03(2007)(简称德国EN03规范)和我国《城市人行天桥与人行地道技术规范》(CJJ 69—95)(征求意见稿)(简称我国规范征求意见稿),基于单自由度共振法分析了人致振动加速度峰值以评价该桥的人致振动舒适性,并基于Dallard公式确定人致横向动力失稳临界人数以分析该桥的横向动力稳定性。结果表明：该桥的主梁和拱肋刚度相近,存在竖向振动与横向振动耦合的动力特性,因此人致振动分析时充分考虑了两者的耦合作用;分别有13阶、9阶模态的竖向加速度和11阶、10阶模态的横向加速度不满足德国EN03规范、我国规范征求意见稿CL1舒适性标准;低阶频率下两规范计算的加速度峰值及舒适性评价结果接近,高阶频率下德国EN03规范计算的加速度峰值较大,舒适性评价结果更加保守;该桥1阶及3阶模态横向失稳临界人数对应人群密度均小于设计人群密度,当桥梁发生1阶或3阶振动时存在横向失稳的可能,加装TMD后横...     

连续多跨曲线人行桥的人致振动研究

连续多跨曲线人行桥跨度大、重量低,而且各桥跨之间存在相互作用,其人致振动问题较为突出。以某人行桥为例,运用ANSYS结构分析软件,参考舒适度评价方法,研究该人行桥在不同人群激励下的人致振动响应。结果表明,与人群均布作用相比,非均布作用引起的竖向振动响应相对更大,其原因在于均布作用时各桥跨的竖向振动相互干扰严重,致使其响应低于非均布作用;而在均布作用下侧向振动响应较大,这是由于均布作用时各桥跨的同步人数总体上相对较多,更易造成剧烈的侧向振动。     

景区大跨径人行索桥“锁定”临界人数分析研究

由于自身结构柔性,大跨径人行桥梁容易发生人致振动现象,研究表明"锁定"现象对于行人舒适度的影响十分显著。该文以某景区大跨径人行索桥为研究对象,参考德国人行桥相关指南,通过有限元分析手段,考虑荷载等级的改变,进行了该桥的人致振动响应分析;对比分析了现有的3种"锁定"现象临界人数公式的准确性,可为类似人行桥设计和人流管控提供参考依据。     

大跨斜拉桥施工期抗风措施方案研究

大跨桥梁主梁双悬臂施工阶段时结构的自振频率较低,抗风性能较差,该文以在建的某座大桥为背景进行抗风措施方案设计研究。在对多种方案进行动力特性分析的基础上,考虑该桥实际特点提出了"下拉索+TMD"的抗风措施。对采取施工抗风措施后的结构风致抖振响应进行计算,最后对该桥施工抗风措施减振性能进行计算分析和结构风荷载响应关键指标验算。结果表明:高墩大跨桥梁悬臂施工期风致振动响应较大,采取"下拉索+TMD"的抗风措施,可有效降低桥梁结构风致振动响应。     

骑行桥行人振动舒适度研究

以某设计新颖的骑行桥为背景,分析研究了该桥在行人行走、跑动作用下的振动舒适度问题。利用德国人行桥设计指南EN03规范推荐的计算方法对该桥最大加速度振动幅度进行了计算,并与对应的舒适度标准进行了对比。研究成果能够为同类桥梁设计提供技术参考。     

人群激励下钢桁架人行桥动力分析

基于人行荷载的傅里叶级数模型,运用强迫振动理论,通过建立MIDAS有限元模型进行理论计算,得到行人以不同速度通过钢桁架人行桥和分批次过桥时人行桥的动力响应时程与最大动力响应,分析人群激励下钢桁架人行桥的动力响应,得出行人对天桥的冲击效应不可忽略,并对人行天桥的舒适度进行评价。