大跨人行天桥的自振频率初探

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1、2014年7月第7期城市道桥与防洪桥梁结构157大跨人行天桥的自振频率初探孙昀(上海市宝山区水利管理署，上海市201900)摘要：该文对各种常见人行天桥的自振频率进行了统计，并对其进行了力学分析，提出了提高其自振频率以满足强制性条文的措施，以供以后的设计参考。关键词：人行天桥；自振频率；力学分析；措施中图分类号：U441~．3文献标识码：B文章编号：10o9—7716(2014)07—0157—030引言在城市桥梁的建设中，根据跨线和跨河的需要经常建造各种形式的人行天桥，而规范的强制性条文中规定人行天桥的自振频率必须大于3

2、Hz，因此跨径较大的人行天桥往往就由其自振频率控制了设计。为此，有必要对大跨人行天桥的自振频率进行研究，以确保其自振频率满足强制性条文的要求。本文对各种常见人行天桥的自振频率图2跨径为25m人行天桥的主梁标准断面图进行了统计，并对其进行了力学分析，提出了提高其自振频率的措施，以供以后的设计参考。1各种人行天桥自振频率的统计本文收集了已建各种结构形式的人行天桥的资料，具体情况如下：22m跨径的等截面混凝土简支T梁，25m跨径的等截面混凝土简支T梁，30m+30m两跨等截面混凝土连续T梁，40m跨径等截面混凝土简支T梁，30m

3、+30m两跨等图330m+30m两跨连续人行天桥的主梁标准断面图截面混凝土连续箱梁，40m+40m两跨等截面混凝土连续箱梁，50m+50m两跨等截面混凝土连续箱梁，27m+27m两跨等截面连续钢箱梁，跨径38m钢拱桥。各种跨径人行天桥的标准截面形式见图1～图8所示，一阶竖弯频率见表1所列。图4跨径为40m人行天桥的主梁标准断面图图1跨径为22m人行天桥的主梁标准断面图收稿日期：2014—02—21作者简介：孙昀(1983一)，男，江苏南通人，助理工程师，从事市政、水利工程管理工作。图530m+30m两跨连续人行天桥的主梁标

4、准断面图158桥梁结构城市道桥与防洪2014年7月第7期1．瞻一+箱梁在跨径大于30m时就不能满足强制性条文的要求；(3)对于钢箱梁跨径小于27m时能满足要求；(4)拱桥结构形式能够提高结构的自振频率。2自振频率的力学分析梁桥的第一阶竖弯频率可以用瑞雷法近似计算，计算公式如下：』(1)图640m+40m两跨连续人行天桥的主梁标准断面图而y()dx式中，而为梁桥的线密度；Y()为梁上任意一点处的位移幅值，它是一个位移曲线函数，只要y()正好是体系的振型函数，就可以求得频率的精确值，在选择Y()时，可以采用静力荷载作用下的位移

5、曲线。根据式(1)对各种约束条件下的简支梁桥的一阶竖弯频率进行了计算，见式(2)～式(7)：简支梁桥在均布荷载作用下的位移曲线方程图750m+50m两跨连续人行天桥的主梁标准断面图为：y=考(z一2。)(2)TBL97．56旦(3)，Fi丽lml，IIlJII1Il简支梁两端转动自由度都约束后在均布荷载／一10x150Zl＼7j一10x150作用下的位移曲线方程为：而：】50／-!一10×(200一,470)X／。Z1／I．{y=器(／2-2／x+x)(4)FB／一12×968一l2×968—20×2032H1@'20加：

6、504(5)——10x968x19j8m简支梁一端转动自由度约束后在均布荷载作图827m+27m两跨连续人行天桥的主梁标准断面图用下的位移曲线方程为：表1各种人行天桥的一阶竖弯频率一览表(312-5lx+2x)(6)2=238．74旦(7)而由以上的计算公式可知：简支梁的一阶竖弯频率与主梁刚度、跨径、质量和边界约束有关，其中受跨径的影响尤其大。3提高频率的措施通过以上的力学分析可知，为了提高人行天桥的自振频率，可以改变边界约束条件和加大梁高，或者在跨中施加拉索来提高它的竖向刚度。改变约束条件的计算结果见表2、表3所列，施从

7、表1中可知：(1)混凝土简支T梁在跨径大于加拉索的计算结果见表4所列，加大梁高增加截面22m时就不能满足强制性条文的要求；(2)混凝土抗弯惯矩以满足频率要求的计算结果见表5所列。2014年7月第7期城市道桥与防洪桥梁结构159表2约束部分支点转动自由度后各种人行天桥的表4跨中施加拉索后各种人行天桥的一阶竖弯频率一览表一阶竖弯频率一览表黧篡表5满足频率要求的截面抗弯惯矩与原设计的截面抗弯惯矩的对比一览表混凝土40m+40in两跨连续梁1．0102．232箱梁50m+50In两跨连续梁2．4776．403篓界约束条件、加大梁高

8、、跨中施加拉索。在实际工程中可以结合工程实际情况，采用恰当的措施提高结构61振频率，以满足规范中强制性条文的要求，保证结构安全。4总结参考文献本文对各种常见人行天桥的61振频率进行了【1】CJJ69—1995，城市人行天桥与人行地道技术规范【s】．统计，并对其进行了力学分析，推导了计算频率[2]龙驭球，