行人激励下人行天桥的振动舒适性分析

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1、较人振幅的共振现蒙，l粱跨中产中最人倒向振幅超过10mm，为此4：得不通过安袋TLD阻尼器米抑I【．这种振动”Ii图1．2U本户田公旧T桥在田内，人行桥的交通振动问题也时有报道罔1．3J,j北京『H太’{王／、街l：的。庵人"过撕天桥．f：爿：结构采用跨K42m，宽3m的简支铡箱粟，F都结构罘川带蔫粱的铡管混凝f‘“T”形墩柱天桥的‘阶11≯?j振’例州何频率为244Hz，j12女；)-j行人步频比较接近，行人步行通过天桥桥Ijj】时存易0『发j!振?为了削减该轿J≮振rj【起J、幅振动，最斤I：得小1，I=桥l安装一套消能碱振

2、装簧r【{ITMD羊¨秘滞阻尼器组成)[41。茚j盯摹；■i．■_j图1。4杌卅I延安路的解盯天桥图1—4为杭州市延安路卜的解百天桥，该桥是+庸人跨J’字，弘铡箱粱结构，使用过样中玎人普遍反映}r走时振感明显，桥r人乍通过时更会激起符粱人振幅振动，经常引起市民的S浙江大学工程硕士学位论文(2007)恐慌，并怀疑其安全性。后经有关部门的检测并公开澄清．桥梁晃动过大并非结构存在隐患，而是由于结构固有频率过低，在行人或桥下汽车激励下发生共振引起，这样才逐渐平息解百天桥存在重大安全隐患的风波pJ。由此可见，现代社会中随着人民生活水平的普

3、遍提高，人们对像人行桥、高架桥等公共设施的环境质量要求也在不断提高，这就使得由于振动导致的人体舒适性问题逐步地体现出来，以前那种仅考虑桥梁结构安全性设计方法显然不能满足时代的要求，而基于功能的设计理念才是设计人员真正应该遵守的，即在设计中应充分考虑用户在安全性、适用性(包括舒适性)、耐久性等方面的需求，其中舒适性则是设计中需要考虑的重要内容。虽然基于功能设计的理念在二次世界大战以前就己提出，欧美等发达国家的桥梁设计规范体系为此也经历了一次重大的变革，但到目前为止如何正确评价人行桥的振动舒适性、采用何种评价指标等问题各国桥梁规范仍

4、没有统一的定论[61。而在我国．由于公共建筑结构的振动舒适度问题长期以来则是一个被忽视的问题，因此这方面的研究成果也非常有限，现有的人行桥规范仅是通过限制结构的静力挠度不超过跨度的1／800和建议结构一阶固有频率大于3Hz来保证17J。很显然，随着一些新型材料、新型技术开发应用，人行桥越来越向轻型、柔性方向发展，这种验算方法很难适应结构的设计需要。鉴于这样的背景，开展对人行桥振动舒适性指标及验算方法的研究无疑是十分有必要的。1．2人行桥振动舒适性的研究现状行人激励引起的人行振动舒适度问题己得到了国内外研究人员的广泛关注111[7

5、】【8删【10I川”Ⅻ。早期的研究主要集中在对行人荷载模式的研究，学者们通过人的行走实验来揭示人行荷载的规律性，进而得出描述人行荷载的计算公式。随后人们发现，行走在桥上的行人荷载不仅会影响桥梁，还会受到桥梁振动的影响，存在着人一桥动力相互作用的问题，尤其是2000年千年桥的振动问题出现以后，大量的研究主要集中于对移动人群作用下人行桥的振动响应分析方面。下面分别就上述两方面的问题进行综述。1．2．1行人荷载特性行人激励下引起的动力荷载是相当复杂的，其不仅在结构的竖向而且在横向及纵向均会产生激励周期性变化荷载，该荷载的大小取决于行人

6、的步频，行走速度及步幅大小18】’为此很多学者进行了大量的测试试验。最早进行单人激励荷载测量试验的是英国学者Harper【”】，为6浙江大学工程硕士学位论文(2007)了研究楼板表面的摩擦力和滑移力，Harper使用测力板测量了单个行人正常步伐下产生的水平力和竖向力。后来Barton[”、Blanchard【15】、Alldriacc城I’6垮人也依据Harper所提出的试验方法对不同行人进行了水平、竖向及纵向力测试，最后得到了单个行人正常的步伐下激励力曲线，如图1-5所示，试验中发现行人正常行走时产生的竖向激励力含有两个峰值和

7、一个最低值，而且荷载力峰值随着速度的增加而增加。；m^．。∥一■_以．。4．／．＼．。^彳0．50—075．V图卜5单个行人步行时典型的激励力的曲线(a)竖向、(b)水平侧向和(c)水平纵向【1司Galbraith和Barton通过铝制板测量行人从慢走到跑步各种步速状况下的激励力【14】。试验中发现行人跑步状态下的激励力不同于行走状态，跑步时产生的竖向激励力的曲线只有一个峰值，而行走时会产生两个峰值。另外，试验中还发现，行人连续步行的过程中，会出现短时间双脚着地，这时两脚产生的激励力时程曲线就会有重叠；而在跑步时，会出现双脚离地

8、的时刻，此时的激励力为零。行人在跑步和步行两种状态下的激励力曲线比较如图I-6所不。7枷伽啪蛐加。珈枷脚∞o郴啪，目；主0P“，皇j1譬叠O-黑a岛皇量§忙浙江大学工程硕士学位论文(2007)图卜6跑步和步行状态下产生的典型激励力的曲线比较【14】^J1d】fi