钢箱梁人行天桥自振频率的影响因素研究

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某简支钢结构人行天桥自振频率分析与计算

勘家与测量张恩辰:某简支钢结构人行天桥自振频率分析与计算某简支钢结构人行天桥自振频率分析与计算张恩辰（合肥市市政设计研究总院有限公司，安徽合肥230041）摘要:本文以某简支钢结构人行天桥为例,采用有限元分析方法对该天桥进行自振频率计算，分析人行天桥当考虑桥面铺装层时，按组合梁截面考虑换算截面刚度后,对结构的自振频率的影响。

关键词:简支梁；自振频率;桥面铺装;有限元;组合截面中图分类号:U441+.3文献标识码：A文章编号：1673-5781（2020）01-0100-020引言桥梁的自振频率（基频）宜采用有限元方法计算。

对于常规结构，当无更精准方法计算时,也可采用下列公式估算⑴。

规范中，对于公式的各个参数均有说明,但对于桥面铺装的影响，没有具体的解释,因此在实际执行时没有统一的计算模式。

但是当铺装层厚度较大时，尤其对于钢结构人行天桥，对桥梁自振频率计算值影响较大,需引起足够重视。

现行规范中，对于桥梁自振频率的限值没有具体规定,这里不做具体展开。

对于人行天桥，为避免主桥的固有自振频率与人的步行频率较接近而引起主梁振动及挠度过大,引起行人感到不适,甚至危及天桥安全,因此规范规定:为避免共振,减少行人不安全感，天桥上部结构竖向自振频率不应小于3Hz ra。

1工程实例某两跨简支钢箱梁,采用“一字型”人行天桥布置形式,跨径布置为33.8m+6.15m o其中北侧梯道按单侧布置，南侧梯道按双侧布置，不考虑非机动车推行上桥，设置1：2梯道；主桥及北侧梯道净宽4in,两侧栏杆各0.15in,全宽4.3m,南侧梯道净宽2.5in,两侧栏杆各0.15in,全宽2.8m o主桥钢板均采用Q345qD钢,梁高1.6m,腹板厚度为16mm,顶、底板厚度为16mm。

桥面铺装为“6cm钢筋混凝土+2cm砂浆+1.5cm火烧板”。

根据桥通规第4.3.2条文说明，以33.8m简支跨为例：f一兀/EIcJ2L2y m c(1)Gm c=—(2)g5GL4°—384EI C(3)式中:％为均布质量;L为计算跨径;E厶为梁刚度;G为均布自重;g为重力加速度;5为简支梁在均布荷载下的挠度。

桥梁结构自振频率分析

桥梁结构自振频率分析桥梁作为重要的交通基础设施，在现代社会发挥着关键的作用。

为了确保桥梁的安全性和稳定性，了解桥梁结构的自振频率是十分重要的。

本文将对桥梁结构自振频率的分析方法进行探讨。

一、概述桥梁结构的自振频率是指桥梁在自由振动状态下的频率。

当有外力作用于桥梁时，如果该外力的频率接近桥梁结构的自振频率，就会引发共振现象，对桥梁结构造成严重的破坏。

因此，准确计算和分析桥梁结构的自振频率对于桥梁设计和工程管理至关重要。

二、自振频率的分析方法1. 常规方法常规方法是通过对桥梁进行有限元分析来计算自振频率。

该方法可以精确计算桥梁的自振频率，但需要较为复杂的计算过程和大量的计算资源。

2. 经验公式经验公式是通过已有的桥梁结构的实测数据得出的近似计算公式。

这种方法可以用较简单的方式估算出桥梁的自振频率，适用于初步设计和快速评估。

三、影响自振频率的因素1. 桥梁的几何形状桥梁的几何形状对其自振频率有直接影响。

通常情况下，桥梁的自振频率与其长度、宽度、高度等几何参数有关。

2. 材料的物理性质桥梁材料的物理性质也是影响自振频率的重要因素。

不同材料具有不同的弹性模量和密度，这将直接影响桥梁的自振频率。

3. 桥梁的边界条件桥梁的边界条件也会对自振频率产生影响。

边界条件包括支座刚度、支座类型等，这些条件会改变桥梁的自由度，从而改变其自振频率。

四、自振频率的应用桥梁结构的自振频率不仅是用于评估桥梁的稳定性和安全性，还可以应用于其他方面。

例如，在桥梁的施工过程中，可以通过监测桥梁的自振频率来判断桥梁的质量和施工工艺的合理性。

五、案例分析以某桥梁为例，采用常规方法进行桥梁结构的自振频率分析。

通过有限元分析软件对桥梁进行建模，并设置边界条件和材料属性，最终得出桥梁的自振频率。

六、结论桥梁结构的自振频率分析是确保桥梁安全性和稳定性的重要手段。

常规方法和经验公式是常用的分析方法，根据实际情况选择适用的方法进行分析。

考虑桥梁的几何形状、材料的物理性质和边界条件等因素，可以更准确地计算桥梁的自振频率。

连续钢箱梁人行天桥的振动模态分析

第３０卷第３期２０１４年６月
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北
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学
院
学
报
Ｖｏ１．３ＯＮｏ．３
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＨＵＢＥＩＰＯＬＹＴＥＣＨＮＩＣＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ
Ｊｕｎ．
２０１４
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５— ４５６５．２０１４．０３．０１ｉ
Ｑｉ／Ｚｉｎｇ，
Ｙｕｅｍｉｒ２，ＣｈｅｎｇＴａｏ，ＷｕＺｈｅｎｈｕａ，ＹａｎｇＹｏｕｑｕａｎ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕｂｅｉＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ；ＨｕａｎｇｓｈｉＨｕｂｅｉ４３５００３；
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｔｈｅＬｉｇｏｎｇＢｒｉｄｇｅｉｓｔｅｓｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｍｏｄｌａａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｆｕｌｌｆｏｏｔｂｉｒｄｇｅ，ｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｍｏｄａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＬｉｇｏｎｇＢｒｉｄｇｅｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｔｈｅｍｅｔｈ — ｏｄｓｏｆｔｈｅｎａｔｕｒｌａｅｎｃｏｕｒａｇｅｍｅｎｔｖｉｂｒａｔｉｏｎｍｏｄａｌｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｄａｔａ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｓｔｕｃｒｔｕｒｅｏｆｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ｄａｍｐｉｎｇ，ｖｉｂｒａｔｉｏｎｔｙｐｅ，ｅｔｃ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｍｏｓｔｖｌｕａａｂｌｅｍｏｄｅｌｉｓｐｉｃｋｅｄｏｕｔｉｎｔｈｅｔｅｓｔ

封闭环形连续钢箱梁人行天桥不同减振方法的研究

ＴＭＤ子系统质量与主结构质量比分别取为２，％，０，ＭＤ子系统的最佳阻尼参数表达％３１％Ｔ
式为：，大加速度减振率最大为６９最
南：
３．％，５４达不到减振率７％的要求。０２２频率调整法１ — 人行道处增加立柱． — 在不影响机动车通行能力的情况下，立柱１在
・
１４・３
贵州大学学报（自然科学版）
第２８卷
前３阶频率小于３Ｈｚ不符合《市人行天桥与人，城行地道技术规范》ＣＪ９—９）（Ｊ６５的构造要求。计算结果与实测结果接近，明模型正确可用。说
表１实测与有限元模型频率对比（位：）单Ｈｚ
第２８卷第２期２１年４月０１
贵州大学学报（自然科学版）ＪｕｎｌｆｕｚｏｎｖｒｔＮｔｒｌｃｅｃｓｏｒａｏｉｕＵｉｓｙ（ａａＳｉｎｅ）Ｇｈｅｉｕ
Ｖｏ．２．２１８Ｎｏ
Ａｐ．２１ｒ０１
比较后得出如下方案减振效果最好。
在立柱１一立柱２立柱４一柱５立柱６一立、立、
柱１间各跨主梁跨中布设２个Ｔ之ＭＤ（６个）共；
＝
０１每跨Ｔ．，ＭＤ的参数为ｍ。：１７ｋ，。＝ｍ２５１ｇｋ
７１跨．．６，中竖向位－０
１．
位置减振效果为对比对象。

钢结构人行桥自振频率影响因素及其分析

第2P总第262期)2021年2月URBAN ROADS BRIDGES&FLOOD CONTROL桥梁结构D01:10.16799/ki.csdqyfh.2021.02.013钢结构人行桥自振频率影响因素及其分析叶涛!，李亚平"，肖海波1(1.宁波市城建设计研究院有限公司，浙江宁波315012；2•宁波市供排水有限公司工程建设管理分公司，浙江宁波315041)摘要：城市钢结构人行天桥竖向自振频率为设计控制要素之一。

提出了影响桥梁自振频率的因素，并通过有限元分析软件梁单元模型进行分析计算，研究了结构型式、梁高及桥面铺装对桥梁自振频率的影响。

得到的相关结论可对同类工程起到借鉴参考意义。

关键词：钢结构；人行天桥；自振频率中图分类号：U448.11文献标志码：A文章编号：1009-7716(2021)02-0048-030引言城市进程，人行过天桥及公天桥来多。

伴人们日渐提高的审，新的人行天桥相来结构有频率的，行人[常行频，人-桥振，人行桥L 振⑴人行桥对人行桥共振提的设计要有频率响分析城市人行天桥人行(CJJ69—1995)频率£法，要竖向自振频率3Hz。

人行天桥的过振行人来，对结构有一影响有要对人行天桥的竖向振及其影响因素进行深入研究。

1影响桥梁自振频率的因素结构的自振频率公式Y#(%)]2d%!2二一!-------------------------------------------------------------]°&(%)[Y(%)]2d%+"m(Y?(1)(2)式!为圆频率;/为频率；*为模；/为面；$(%)为位移形状函数；Y(为质点&的振幅;&为平均质；I为桥梁跨式(1)、式(2)可知，桥梁的自振频率与以下因素有关：收稿日期：2020-07-17作者简介：叶涛(1989―),男，硕士，工程师，从事桥梁设计工作。

钢结构人行天桥的振动分析

其中有居民海岛１个，无居民海岛１４，素称 “ 岛之４个５百
县 ”。海岛生态保持良好，空气、环境质量均保持国家一级
３．中心城区建设初具规模，但燃气设施建设缺乏统一
部署
标准，生态环境质量评价指数排名全省第８，先后荣获国位
家级生态示范区、省级生态县。
进行，规范协调发展。二、现状建设
点、所处层面等差异，必然出现与总体规划之间的不协调问题。文中以具体项目为例，具体对如何做好两个规划的有效
衔接提出了一定的探讨与实践。
１．燃气气源单一，配套设施管理滞后
当前，洞头县燃气种类只有液化石油气一种，均以瓶装形式供应。县域（门岛温州中油一级站例外）目前只有一小
关键词：钢结构
人行桥
动力特征
行人激励荷载模型
率，行进速度或者步长的其中某一个变量进行控制，都会产生该变量与其他变量之间不同的关系。而且，随着行进速度
目前，随着各种新型结构材料的应用、桥梁计算理论的
迅速发展，人行桥的建设正朝着美观、纤细、大跨度和结构复杂的方向发展。同时，随着桥梁跨度的增加，人桥共振问题就越来越突出，在实际运营中的一些钢结构人行天桥已出现了振动过大等的使用性能问题。例如广州天河岗顶的钢箱梁结构的人行天桥，一方面是由于桥梁刚度不够，自振频率过低；另一方面最主要是对人群激励荷载的考虑不足而造成
的增加，竖向力和侧向力的可变性会增大。在正常的行进速度下，纵向力的变化最小。在连续行走的过程中，会出现短

钢结构人行天桥的振动分析与控制

就目前存在的大跨度钢箱梁天桥在使用中的振动感问题，从研究结构自身动力特征出发，分析采用调频质量阻尼器（tuned mass damper,tmd）后人行天桥的动力特性变化，从而达到人体舒适度指标。关键词：人行天桥tmd共振消能减振abstract:in view ofthe existing problems inlarge span steel box girder bridge in the use of vibration, from the structure characteristics of its own power, analyzes the fm quality damper (tuned mass damper, tmd) after the pedestrian overpass dynamic characteristic of change, so as to achieve the human comfort index.key words: pedestrian overpass tmd resonance can reduce vibration away中图分类号：tu391文献标识码：a文章编号：引言随着城市建设的高速发展，人行天桥也如雨后春笋般林立。目前在城市道路上，由于道路条件以及管线等诸多因素，无法在道路隔离带上设置桥墩，此时一般的天桥设计经常采用单跨简支梁方案，而桥的跨度一般都在40m以上，从结构角度和施工角度考虑，钢结构箱梁桥以其外形轻巧、施工便捷、跨越能力强的优势，成为人行天桥被采用的普遍结构形式。但因钢结构桥较轻柔，有些钢桥的低频振动会使人感觉到明显的颤动感，这是由于桥的自振频率较低时，会与行人步行频率接近，人的行走起到激振作用，造成桥梁动挠度较大所致。当桥的自振频率同行人步行平率（1.8hz~2.5 hz）相近，容易产生共振，不仅行人有不舒适和不安全感觉影响使用，还会产生安全问题。本文就钢结构桥存在的振动感问题，从研究结构自身的振动特征出发，分析采用tmd后人行天桥的动力特性变化。一、振动分析一般情况下，人行天桥的设计是把人群载荷作为静载荷计算桥的内力和变形。动力验算也只是在静力计算结果上乘一个固定的动力系数。但此种计算方法不够可靠，天桥钢梁除了要满足强度和刚度要求外，自振频率也应尽量远离行人的步伐频率，这就需要根据结构的动力特性和动载荷的频率计算出相应的动力系数，才能清楚结构在动载荷下的效应，并作出相应的分析与调整，保证结构的安全性和舒适度。根据《城市人行天桥与人行地道技术规范》的规定：为了避免共振，减少行人的不安全感，人行天桥上部结构竖向自振频率不宜小于3hz。已知等截面简支梁的自振频率公式：从公式可看出：增大刚度减小质量是提高频率的方法，但对钢箱梁而言，截面刚度同单位长度平均质量几乎是等比增减的。在跨度不变的情况下，单纯加大翼缘板的厚度对调整结构的频率没有作用，必须加大梁高，减薄钢板厚度，但又带来局部稳定的问题，还要增加筋板，这样又增大了质量，形成恶性循环。这种方法既不经济又影响桥梁美观，桥梁的自振频率变化却不大。二、减振途径传统的解决方法是增加结构刚度减小位移，还有就是采用钢-混组合梁、下承式桁架、拱等方法，而这些方法也存在施工周期，工程造价，景观结构等方面的局限性。近年来，有关tmd的参数研究已逐步成熟，理论分析、实验研究和工程应用都证实了tmd是一种有效的减震控制装置。最著名的是位于英国伦敦泰晤士河上的一座步行桥“千年桥”，向公众开放当日，桥身就出现了明显晃动，被迫关闭。最后不得不加设了91个阻尼器后，方得以重新投入使用。对于人行天桥，人行走时把能量传递给桥梁，引起桥的振动反应，待输入的能量转换或消耗后，桥梁才能终止振动反应，可把人行走对桥施加的作用看作一组简谐载荷。桥在动载荷作用下动力作用放大系数为：为强迫简谐载荷作用频率，为结构体系固有频率，为结构的阻尼比。如果m值大于1，结构强迫振动为放大效应；m小于1，则机构强迫振动为衰减效应。当桥梁自振频率同人行频率相同时，产生共振，此时动力系数m无穷大。但如果考虑阻尼影响，即不为零，那么共振时动力系数总是一个有限值。增大阻尼，可以有效降低动力位移，把振幅控制在一个安全的范围内。在主结构中附加上一个子结构，调整结构的自振频率，使之尽量接近主结构的基频或激振频率。当主结构受激励振动时，子结构会产生一个与主结构相反的惯性力，使主结构的振动反应衰减而受到控制，这也就是tmd系统的基本原理。三、实例分析某人行天桥跨径40m，桥宽3m。主梁结构为简支钢箱梁，如图1、图2所示。主梁平均自重为6kn/,假设人群活载荷为5 kn/。主梁基本自振频率为2.5hz。若按人群载荷为静载荷计算，跨中最大挠度为44mm。规定中挠度允许值为l/600，本结构最大允许挠度为67mm，满足要求。但是，按公式（2）计算动力放大系数，m=2.5。如果把经历计算值乘以这个动力系数，则跨中最大挠度为110mm，不能满足刚度要求，需要采取措施控制挠度。虽然用满载时的静力位移乘以动力系数的方法有些保守，但考虑到人体舒适度和抗灾防振等因素，还是有必要的。图1天桥立面简图图2天桥主梁截面图行人在通过桥面时会对其产生一个随机激励，激励的主要方向为垂直于桥面。这个激励与人的步速、体重有关。据统计结果可知，一般步行的激励频率为1.8hz~2.5 hz，因此，该天桥的自振频率与一般步行频率比较接近，容易引起共振。采用模拟激励法，对桥面施加正弦激励，设激励幅值为1.5kn，频率分别为1.8hz、2.0 hz、2.3 hz、2.5 hz。跨中竖向最大位移和竖向加速度计算结果如表1和表2所示。表1计算各种工况跨中竖向最大位移表2计算各种工况下跨中竖向加最大速度由计算结果可知，行人通过该天桥时会引起较大的振动，会产生不舒适感，并且钢结构桥梁的焊缝会长期处于较大的疲劳载荷下，容易引起损坏。从使用的安全性和舒适性考虑，有必要进行减振设计。在钢结构主桥箱梁上安置tmd系统，布置简图见图3。考虑到行人行走的自振频率为1.8hz~2.5 hz，故选用三种不同参数系统进行计算比较，所选参数如表3所示。图3 tmd减振装置布置图表3天桥减振系统参数结构体系在时刻t结构的运动方程可表述为：mü（t）+cù(t)+ku(t)+ =r(t)（3）式中m、c和k分别为结构的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵，ü（t）、ù(t)、u (t)和r(t)分别为结点加速度向量、速度向量、位移向量和外加载荷向量。为非线性单元产生的节点力向量。在同样的载荷激励下，计算跨中竖向最大位移和竖向最大加速度。计算结果如表4、5所示。表4减振前后跨中竖向最大位移表5减振前后跨中竖向最大加速度计算结果表明，安装了tmd系统后能够有效的削弱共振反应，消能减振效果明显。结语随着城市道路的不断拓宽、人行天桥的跨度逐渐增大，对城市桥梁景观要求的提高，人行天桥日趋纤细化，竖向振动问题也越来越突出。采用tmd减振系统可有效削减人行天桥的共振反应，共振工况下减振率接近70%，提高了桥梁结构的安全性和舒适性。相对于传统法更经济、实用，又不影响结构美观，施工也很方便，是一种较好的减振控制方法。注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。

大跨度人行天桥的振动影响测试与分析

一
ｉ
●
量
００３ｍｓ位移有效值最大为０５２ｍ，．４／，．７ｍ位移振幅最大为２９１ｍ位移峰峰值最大为５８１ｍ；．４ｍ，．３ｍ南北向水平振动的加速度有效值最大为００ｍｓ，．１／速度有效１值最大为００９４ｍｓ位移有效值最大为００４ｍ。．０／，．５ｍ位移振幅最大为０２９ｍ，移峰峰值最大为．５ｍ位０５３ｍ；西向水平振动的加速度有效值最大为．１ｍ东００７ｍｓ，．１／速度有效值最大为００６ｍｓ位移有效．１／，值最大为００ｍ位移振幅最大为０３４ｍ，．８ｍ，．５ｍ位移峰峰值最大为０７３ｍ．０ｍ。图５一图７分别为典型的加速度、速度、位移时程曲线，８一图１图０为典型的频谱曲线。
摘要目前大跨钢箱梁人行天桥往往满足结构承载力要求同时不能满足舒适度的要求，由于这种结构形式的固
有频率较低，在道路车辆和行人的随机激励下就可能发生共振。具体测试分析了人行天桥的振动响应，最后得出结论，给
出了处理建议。
关键词：行天桥，人固有频率，振动测试，有限元分析中图分类号：Ｕ４．１Ｕ４．４８１；４１３文献标识码：Ａ
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第４期
何宗成等：大跨度人行天桥的振动影响测试与分析
１９３
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图３三点竖向传感器位置
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图６振动速度时程曲线

钢箱梁人行天桥设计中的几个重要问题-月期刊网

钢箱梁人行天桥设计中的几个重要问题李永利1庞吉莲2摘要：从钢箱梁结构设计以及天桥选址处地上、地下现场情况与主体结构的结合、天桥人性化设计等几方面总结了钢箱梁人行天桥设计时需要注意的几个问题，并对人行天桥前期的设计模式及流程提出了合理化建议。

关键词：钢箱梁；人行天桥；设计模式及流程1 引言城市人行天桥主要是为了解决过街人流与道路车流之间的矛盾，因此通常设计在人流、车流量均比较大的地方，例如学校、商场、居民区、公交车站以及道路交叉口等，从而保障行人的过街安全、提高车行效率并有效减少事故的发生。

钢箱梁人行天桥作为钢结构天桥的一种，相比较原始的钢筋混凝土梁式桥具有梁截面小、自重轻、抗震性好、施工方便快捷、易于周围环境结合等优点，目前正越来越多的被采用[2]。

在进行一个完整流程的钢箱梁天桥设计时，许多重要问题值得引起设计者的足够重视，一些设计方法和模式也需要进一步地讨论和完善。

2 结构设计2.1 荷载组合在进行钢箱梁的结构设计时，主要考虑人行荷载、箱梁自重、桥面铺装、栏杆荷载、风荷载、雪荷载以及温度荷载等几种荷载的影响，并根据天桥的实际情况选取最不利荷载组合进行结构计算。

一般来说，除了造型或功能方面有特殊要求的天桥，大部分人行天桥不设置顶棚，一是为了减少雨雪天气时行人在天桥上的驻留，避免天桥承受极限荷载；二是很大程度上减轻了天桥的清洁和维护工作。

很多天桥都采用透明耐力板、钢化玻璃等材料作为顶棚，但人行天桥一般位于交通较发达地区，环境质量较差，因此天桥顶棚极易堆积大量的灰尘，若不经常清洗，就会使顶棚不再具有通透、明亮的效果，影响整个天桥的美观。

当天桥上有大面积广告位或天桥造型有较大的迎风面时，应考虑风荷载与其他荷载的组合情况，除此之外风荷载对箱梁的影响较小。

温度荷载分别按照升温20℃和降温20℃进行计算，这对于跨度越大的天桥影响越大。

还应注意的是，按照《城市人行天桥及人行地道技术规范》(CJJ69-95)的规定，栏杆荷载不与其他荷载进行组合。

钢结构人行天桥的振动分析与控制

钢结构人行天桥的振动分析与控制摘要：就目前存在的大跨度钢箱梁天桥在使用中的振动感问题，从研究结构自身动力特征出发，分析采用调频质量阻尼器（Tuned Mass Damper,TMD）后人行天桥的动力特性变化，从而达到人体舒适度指标。

关键词：人行天桥TMD 共振消能减振Abstract: In view of the existing problems in large span steel box girder bridge in the use of vibration, from the structure characteristics of its own power, analyzes the FM quality Damper (Tuned Mass Damper, TMD) after the pedestrian overpass dynamic characteristic of change, so as to achieve the human comfort index.Key Words: pedestrian overpass TMD resonance can reduce vibration away 引言随着城市建设的高速发展，人行天桥也如雨后春笋般林立。

目前在城市道路上，由于道路条件以及管线等诸多因素，无法在道路隔离带上设置桥墩，此时一般的天桥设计经常采用单跨简支梁方案，而桥的跨度一般都在40m以上，从结构角度和施工角度考虑，钢结构箱梁桥以其外形轻巧、施工便捷、跨越能力强的优势，成为人行天桥被采用的普遍结构形式。

但因钢结构桥较轻柔，有些钢桥的低频振动会使人感觉到明显的颤动感，这是由于桥的自振频率较低时，会与行人步行频率接近，人的行走起到激振作用，造成桥梁动挠度较大所致。

当桥的自振频率同行人步行平率（1.8Hz~2.5 Hz）相近，容易产生共振，不仅行人有不舒适和不安全感觉影响使用，还会产生安全问题。

大跨径椭圆形人行天桥频率分析

大跨径椭圆形人行天桥频率分析摘要：本文基于某大跨径钢结构人行天桥的方案设计，采用Midas有限元软件比选了几种提高结构刚度的措施，研究分析了人行天桥的竖向自振频率和横向自振频率，以供类似工程参考。

关键词：钢结构人行天桥自振频率前言城市人行天桥人流密集，当天桥竖向频率较小时，极易发生共振，导致引起恐慌和踩踏事故。

人行天桥规范[1]规定了“为避免共振，减少人行不安全感，天桥上部结构竖向自振频率≥3Hz”。

但规范也只考虑竖向刚度限制，没有考虑侧向刚度限制。

文献[2]通过大量的样本统计得出步频的平均值为1.82Hz，标准差为0.22Hz，服从N（1.82，0.22）的正态分布。

人群在行走时，竖向振动及纵向振动的敏感频率范围为1.60～2.40Hz，侧向振动的敏感频率范围为0.50～1.20Hz。

正常情况下若不额外增加梁高或其他措施，跨度30m以上人行天桥的自振频率很难达到3 Hz。

设计时可以采用以下几种方法提高上部结构竖向自振频率：合理布墩减小跨度，增强下部结构墩柱基础刚度、墩梁固结、增加梁高。

同时考虑横向频率避让敏感区域，最终使桥梁达到安全、经济、美观的要求。

1、工程概况某市人行天桥位于藕花洲大街与迎宾大道交叉口，平面布置采用椭圆形布置形式，长轴长102.969m，短轴长67.804m，天桥全长271.1m，桥宽5.0m，桥下净空≥5.5m。

由于位于道路区域内的桥墩只能立于1.5m宽的中央绿化带中，因此本天桥采用八孔连续梁。

其桥跨跨径为：28.863+40.184+29.177+36.576+25.243+38.652+35.04+37.366m。

上部结构为钢箱梁，下部结构为钢管混凝土墩接承台、桩基础。

图1桥型平面布置图（单位：m）2、结构设计2.1计算模型采用有限元分析软件Midas Civil2018模拟，共计273个梁单元，297个节点。

天桥最大跨径40.184m，钢箱梁高跨比按照1/20~1/30考虑，选取1.4m、1.5m、1.6m、1.7m进行比较分析。

车站钢箱梁旅客天桥的竖向振动控制

钢桥具有跨度大，施工周期短，造型能力强等优点，２０世纪９Ｏ年代后，我国新建或改建的大中型火车站进（出）站旅客天桥均以钢结构为主，其中钢箱梁结
构占了很大一部分比例。
确，文献［２］提供了简支梁桥自振频率的简化计算
除此以外，也可采用增加ＴＭＤ阻尼器的方法来控
Ｈｚ范围内。日本《立体横断施设技术基准・同解说》规定不应在１．５—２．３Ｈｚ范围内。中国《城市人行天桥与人行地道技术规范》（ＣＪＪ６９ —９５）规定不宜小于
铁２０１３年第５期
道
建
筑
１９
ＲａｉｌｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
文章编号：１００３ — １９９５（２０１３）０５－００１９ — ０３
车站钢箱梁旅客天桥的竖向振动控制
李前名
３．０Ｈｚ。
制结构的竖向振动，这种方法不能提高结构的自振频率，但却可以通过耗能减振来控制位移变形。
１．１增大梁高，提高自振频率
有关车站旅客天桥自振频率的问题，设计上普遍按《城市人行天桥与人行地道技术规范》的要求进行控制。车站旅客天桥跨度多在３５～５０ｍ之间，钢箱梁桥相对于混凝土桥刚度和阻尼都较小，如以结构静力计算控制梁高，在应力、挠度满足要求的情况下，其一

钢结构桥梁的自振频率分析

钢结构桥梁的自振频率分析钢结构桥梁是现代桥梁建设中常见的一种类型，它具有高强度、耐久性强、重量轻等优势。

然而，钢结构桥梁在使用过程中可能会受到外界环境和荷载的影响，进而产生自振现象。

自振频率是指桥梁结构在无外界干扰下的固有振动频率，对于钢结构桥梁的设计和安全评估具有重要意义。

本文将从理论分析与数值模拟两个方面进行钢结构桥梁的自振频率分析。

一、理论分析钢结构桥梁的自振频率可以通过结构的自由振动方程进行理论求解。

设桥梁结构振动形式为e^(jwt)，其中j为虚数单位，w为角频率。

将振动形式代入结构的自由振动方程，得到以下形式的特征方程：Mx''(t) + Cx'(t) + Kx(t) = 0其中，M为结构的质量矩阵，C为结构的阻尼矩阵，K为结构的刚度矩阵。

根据特征方程可求得桥梁结构的固有频率，即自振频率。

在实际应用中，钢结构桥梁的自振频率往往通过有限元方法进行计算。

有限元方法将桥梁结构离散为有限个节点，利用基于矩阵运算的数值计算方法求解结构的自由振动特征值。

通过有限元分析软件，我们可以得到钢结构桥梁在不同频率下的振型和自振频率。

二、数值模拟钢结构桥梁的自振频率分析也可以通过数值模拟方法进行求解。

数值模拟方法主要包括有限元方法、边界元方法、迭代法等。

其中，有限元方法是最常用、最有效的分析方法。

在数值模拟中，首先需要根据实际的桥梁几何形状和材料参数建立相应的数学模型。

然后，通过给定加载条件和边界条件，利用有限元软件对桥梁结构进行离散化处理，得到数值模型。

在数值模拟中，我们可以改变加载条件和边界条件，对桥梁进行动态响应分析，得到桥梁在不同频率下的振动响应。

通过寻找桥梁结构的最低自振频率，可以评估桥梁结构的振动特性，并为桥梁的设计和改进提供依据。

三、应用案例以下是一个实际的钢结构桥梁自振频率分析的案例。

某座长跨度的钢桁架桥的结构参数如下：跨度为40米，支座到桥面的高度为10米，主梁截面为I型钢，材料为Q345钢。

钢筋混凝土梁的自振频率及其谐响应研究

钢筋混凝土梁的自振频率及其谐响应研究一、研究背景钢筋混凝土梁是建筑结构中常用的承重构件，其自振频率和谐响应对于结构的稳定性和安全性具有重要影响。

因此，研究钢筋混凝土梁的自振频率及其谐响应是建筑结构领域的重要研究方向。

二、研究内容本研究将从以下三个方面展开：1. 钢筋混凝土梁的自振频率分析：通过理论分析和数值计算，确定钢筋混凝土梁在不同条件下的自振频率。

其中，理论分析将采用传统的有限元法，数值计算则采用ANSYS等软件进行模拟。

通过比较理论分析和数值计算结果，验证计算方法的准确性。

2. 钢筋混凝土梁的谐响应分析：在确定了钢筋混凝土梁的自振频率后，进一步研究其在谐响应状态下的动力响应特性。

通过数值计算，确定钢筋混凝土梁在不同条件下的谐响应模态，并分析其振动形态、振幅等特征。

3. 影响钢筋混凝土梁自振频率和谐响应的因素分析：钢筋混凝土梁的自振频率和谐响应受到多种因素的影响，如梁的几何形状、材料性质、支承条件、外部载荷等。

本研究将对这些因素进行分析，探讨它们对梁的自振频率和谐响应的影响机理。

三、研究方法本研究将采用以下方法：1. 理论分析：通过数学公式和理论推导，分析钢筋混凝土梁的自振频率和谐响应特性。

2. 数值计算：利用有限元法和ANSYS等软件进行数值模拟，计算钢筋混凝土梁的自振频率和谐响应特性。

3. 实验测试：通过实验测试，验证理论分析和数值计算的准确性，并探究一些难以通过理论分析和数值计算得出的问题。

四、研究意义本研究的意义在于：1. 提高建筑结构的稳定性和安全性，为工程实践提供技术支持。

2. 拓展建筑结构领域的研究方向，为学术研究提供参考。

3. 推动建筑结构领域的技术进步，为工程设计提供更加准确的数据。

五、研究进展目前，本研究已经完成了理论分析和数值计算的初步工作，正在进一步优化计算模型，提高计算精度。

同时，正在筹备实验测试，以验证理论分析和数值计算的准确性，并探究一些难以通过理论分析和数值计算得出的问题。

钢筋混凝土梁的自振频率及其谐响应研究

钢筋混凝土梁的自振频率及其谐响应研究一、简介钢筋混凝土梁是工程建设中常用的结构形式，其自振频率及其谐响应研究对于工程设计、结构优化和安全评估具有重要意义。

本文将从梁的自振频率、谐响应、影响因素及其研究方法等方面进行详细探讨。

二、梁的自振频率1.概念自振频率是指物体在自由振动状态下，单位时间内完成一个完整周期所需的时间。

对于梁而言，自振频率与其长度、截面形状、质量分布等因素有关。

2.计算方法梁的自振频率可以通过解微分方程得到。

常用的解法有分离变量法、叠加法和有限元法等。

其中，有限元法是目前应用最为广泛、计算精度最高的方法之一。

3.影响因素梁的自振频率与其长度、截面形状、质量分布等因素密切相关。

一般来说，梁的自振频率随其长度的增加而减小，随其截面面积的增加而增大，随其质量分布越均匀而越大。

三、梁的谐响应1.概念谐响应是指激励频率等于物体自振频率时，物体的振动幅值达到最大值的状态。

对于梁而言，谐响应与其自振频率、激励方式、激励位置等因素有关。

2.计算方法梁的谐响应可以通过解微分方程得到。

常用的解法有叠加法、拉普拉斯变换法和有限元法等。

其中，有限元法是目前应用最为广泛、计算精度最高的方法之一。

3.影响因素梁的谐响应与其自振频率、激励方式、激励位置等因素密切相关。

一般来说，梁的谐响应随其自振频率的增加而增大，随其激励位置的偏离中心越大而越小，随其激励方式的变化而不同。

四、影响梁自振频率和谐响应的因素1.梁的长度梁的长度是影响其自振频率和谐响应的主要因素之一。

一般来说，梁的长度越长，其自振频率越低，谐响应的振幅越大。

2.梁的截面形状梁的截面形状也是影响其自振频率和谐响应的重要因素之一。

对于同样长度和质量的梁而言，不同截面形状的梁其自振频率和谐响应也会有所不同。

一般来说，截面形状对梁的自振频率的影响较大，对谐响应的影响较小。

3.梁的质量分布梁的质量分布是影响其自振频率和谐响应的另一个重要因素。

一般来说，梁的质量分布越均匀，其自振频率越高，谐响应的振幅越小。

一种提高钢结构人行桥自振频率的方法

一种提高钢结构人行桥自振频率的方法下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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钢筋混凝土梁的自振频率分析

钢筋混凝土梁的自振频率分析一、引言钢筋混凝土梁是建筑结构中常见的构件之一，其自振频率是结构设计、施工和使用过程中的重要参数之一。

本文将通过对钢筋混凝土梁自振频率的分析，探讨其影响因素和计算方法。

二、自振频率的概念和意义自振频率是指物体在外力作用下发生自由振动时的振动频率。

在结构设计中，确定结构自振频率是非常重要的，因为它涉及到结构的稳定性、抗震性、耐久性等问题。

对于钢筋混凝土梁来说，自振频率的大小与梁的结构形式、梁的几何尺寸、材料性能等因素有关。

三、影响钢筋混凝土梁自振频率的因素1. 梁的截面形状：梁的截面形状对自振频率的影响较大。

通常情况下，矩形截面的梁的自振频率比同等面积的圆形截面梁的自振频率要高。

2. 梁的长度：梁的长度对自振频率的影响也非常大。

梁的长度越长，其自振频率越低。

3. 梁的材料：梁的材料的弹性模量和密度也是影响自振频率的因素之一。

相同截面形状和长度的梁，材料弹性模量越大，自振频率越高；密度越大，自振频率越低。

4. 梁的支座情况：梁的支座情况也会影响自振频率。

在自由端固定的梁，其自振频率比在两端都可转动的梁自振频率高。

四、计算钢筋混凝土梁自振频率的方法计算钢筋混凝土梁自振频率的方法有很多，以下介绍两种常用的方法。

1. 理论计算法：该方法是通过理论计算得出梁的自振频率。

梁的自振频率可以通过以下公式计算：f = 1/2π * √(EI/(ρA(L/k)^4))其中，f表示梁的自振频率，E表示梁的弹性模量，I表示梁的截面惯性矩，ρ表示材料密度，A表示梁的截面面积，L表示梁的长度，k表示梁的弯矩分布系数。

2. 实验测量法：该方法是通过实验测量得出梁的自振频率。

实验测量法需要用到振动测量仪，将测量仪放置在梁的不同位置进行振动测试，得出梁的自振频率。

五、结论钢筋混凝土梁的自振频率是结构设计、施工和使用过程中的重要参数之一。

影响梁自振频率的因素有梁的截面形状、长度、材料和支座情况等。

计算梁自振频率的方法有理论计算法和实验测量法。

钢结构自振频率分析与优化设计

钢结构自振频率分析与优化设计自振频率是指结构在自身没有外部激励的情况下产生的固有振动频率。

钢结构自振频率的分析与优化设计是工程领域重要的研究课题之一，对于保证结构的安全性和稳定性具有关键作用。

首先，进行钢结构自振频率分析时，需要考虑结构的动力特性、材料特性以及结构的几何形态。

其中，结构的刚度是影响自振频率的重要因素之一。

刚度较大的结构往往具有较高的自振频率，反之亦然。

因此，优化设计时可以通过调整结构的截面尺寸、材料性质以及梁柱等构件的布置方式来改变结构的刚度，从而达到调节自振频率的目的。

在分析钢结构的自振频率时，还需要考虑结构的振型。

振型是指结构在振动时不同部位的位移分布情况。

结构的振型与其自振频率密切相关，不同的频率对应着不同的振型。

例如，自振频率较低的模态往往具有较大的位移响应，而较高的自振频率则对应着较小的位移响应。

因此，通过对结构进行自振频率分析，可以了解到结构的振型特点，从而为结构的设计提供重要的参考依据。

钢结构自振频率分析与优化设计不仅可以用于评估结构的振动性能，还可以用于探测结构的缺陷和隐患。

由于振动会引起结构内部的应力变化和疲劳破坏，因此通过自振频率分析可以对结构的健康状况进行监测。

通过对结构振动响应的采集和分析，可以及时发现结构的变形、裂缝等缺陷，并采取相应的修复和加固措施。

这不仅可以提高结构的使用寿命，还能够保证结构的安全性和可靠性。

然而，钢结构的自振频率分析与优化设计并非一件简单的任务。

首先，钢结构的模型构建需要考虑多个因素，包括结构的材料、几何形态、运载条件等。

其次，自振频率的计算需要进行大量复杂的数值计算和仿真分析，这对计算资源和算法的要求较高。

此外，在操作过程中还需要考虑结构的实际使用条件和约束，使得优化设计结果能够满足实际需求。

最后，钢结构自振频率分析与优化设计是钢结构工程设计中不可或缺的一环。

通过对结构的自振频率进行分析，可以了解结构的动态特性和振动行为，为结构的设计提供依据和指导。

砼连续箱梁人行天桥振动特性测试与分析

5 动力特性分析为了清楚地了解天桥的动力特性,在对测试数据进行频谱分析之外,还采用ANSYS有限元
程序对该天桥进行整体建模，综合分析其动力特性，从而避免只考虑上部结构的振动，而忽略了结构的整体振动情况，后面的计算结果证明了这一点。上部结构采用的BEAM44梁单元, 下部结构采用BEAM188梁单元,对端部的楼梯采用忽略其对刚度的影响，只将附加质量集中作用在箱梁端部的处理方法。两个连续梁桥的有限元模型如图10所示。表2为天桥实测固有频率与有限元分析结果的对比,可以看出两者相差基本上不超过10%，由此可见本文采用的有限元模型是正确有效的。有限元分析所得到的主要振型图及其固有频率如图11、图12所示。
频率调整法是指在设计阶段尽量调整结构主要振动频率避免落入人体激励频率所覆盖的范围，该方法认为当结构竖向振动基频大于该界限值时人致振动问题不会发生，无需再专门考虑。由于其方法简单，概念明确，因此大多数规范都首先考虑频率调整法。BS5400（1978）、 EN1990等认为当竖向振动基频大于5Hz时可不考虑人致振动问题。美国AASHTO规范和我国规范都要求竖向振动频率基频应大于3Hz。
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本次振动测试采用经过低频校准的891-4型动圈往复式拾振器及相配的891-4型放大器；测点布置如图3所示,测试竖向振动情况，分别在桥梁两端、跨中及中间墩顶各布置两个传感器（一个竖向、一个水平），共计10个,可同时检测结构的振动频率及模态。
图3 桥面测点布置示意图
4 振动响应分析振动测试于2007年5月在现场进行,共采集振动数据24组。通过检查试验数据，发现试验
图 1 天桥立面图
图 2 天桥横断面图
据当场行人反映，当该桥上行人较多时，桥梁振动较为剧烈，但不清楚何种方式的振动。因此清楚地了解天桥振动情况对于问题的解决是非常重要的。目前我国已经有多座天桥出现此类振动问题，只有弄清楚病害的产生原因，才能进一步有效地采取维修加固措施，否则可能达不到加固效果。我国相关规范［6］仅对天桥竖向频率提出限值要求，这只是考虑了上部承重结构的振动特性。但在实际情况中，如果将天桥的上、下部结构整体考虑，其振动特性就不仅仅发生竖向振动，还可能包括较强的横向振动、纵向振动；如果结构的横、竖向振动频率与行人频率接近，则有可能引起共振现象，横、竖振动之间还可能产生一定的耦合作用，因此不能只单纯进行竖向频率检测。该天桥振动现象也可能不全是由于行人造成的，桥下的交通流量对于整个结构振动也可能有一定作用。为了解行人和在桥下通行的火车等对天桥振动的影响,本次测试采用脉动试验与强迫振动试验两种形式，采用东华DH5920振动测试与分析系统。试验对象分别为21-31.5-30m和2X35m两个多孔连续梁（第2～4孔与第6～7孔）。