人行索桁桥振动分析及舒适度评价
人_车_桥耦合系统振动分析及乘客舒适度评价_刘习军
Vibration Analysis and Comfortableness Evaluation of a Humanvehiclebridge Coupled System
2 2 2 Liu Xijun1 ， ，Zhang Xiqiang1 ， ，Zhang Suxia1 ，
（ 1 School of Mechanical Engineering，Tianjin University，Tianjin 300072 ；
1
1. 1
人车桥耦合系统模型
人体动力模型 大量研究表明， 人体远非简单的刚体系统， 而是
1388
机械科学与技术
第 33 卷
一个异常复杂而活跃的生物弹性系统， 并且其振动 姿势和心理的变化而变化， 此外， 每 特性伴随环境、 个人之间的差异也较大。 如图 1 所示为人 体坐 姿 模 型。 选 取 列 车行进方向为 x， 竖直 y 方向依 向上方向为 z， 据右 手 定 则 判 定。 人 体模型包括头部、 脏腑 和躯干 3 部分， 每部分 有 y、 z 两个自由度， 共 有 6 个自由度， 添加一个座椅， 座椅也是 y、 z 两个自 由度， 整个人椅模型共有 8 个自由度。图 1 中： ① 为 头部与躯干的无质量连接元件， 该连接元件可理解 为抗拉压和弯曲， 用以模拟两个方向的刚度和阻尼， y、 z 两个方向刚度和阻尼分别表示 k hy 、 k hz 、 c hy 、 c hz ； ② 处表示为 k py 、 k pz 、 c py 、 c pz ； ③ 处表示为 k by 、 k bz 、 c by 、 c bz ； k sz 、 c sy 、 c sz 。 ④处表示为 k sy 、 如图 2 所示为乘 客在车厢的位置分布， 通过设置分布参数， 可 以得 到 人 体 模 型 在 列 车任 意 位 置 处 的 振 动 1. 2 车辆模型 以国产动力分散式列车模型为基础， 模型包括 一个车体、 2 个转向架和 4 个轮对， 如图 3 所示。 每 个编组单元的车体和转向架考虑 5 个自由度， 分别 为横摆、 沉浮、 侧滚、 点头、 摇头； 每个轮对考虑 4 个 自由度， 分别为横摆、 沉浮、 侧滚、 摇头。整个车辆模 型为 31 自由度。 一般计算 3 节或者 3 节以上的列 车编组， 便可得到较可靠的结果， 列车编组采用 1 机 车 + 2 拖车。
某行政楼钢桁架竖向振动舒适度分析
某行政楼钢桁架竖向振动舒适度分析摘要：近年来，随着科学技术的进步及经济的高速发展，建筑结构形式日益复杂，人们对于建筑品质的要求也越来越高。
由于新的结构分析、施工技术的进步以及新材料的运用，导致了现代建筑楼板结构更轻、更柔，跨度更大，整体结构在水平方向自振频率和楼板体系的竖向自振频率越来越低。
对于悬挑结构、大跨度楼盖、连廊、钢结构的楼盖，结构的自振频率较低，很可能与人的走动、跑跳的频率重合，进而引发结构发生共振。
结构的振动问题越来越成为结构分析、设计的焦点问题。
本文主要阐述了有关竖向振动舒适度分析的概念、计算方法以及评价标准，本文以某行政楼钢桁架楼面为例，采用SAP2000 软件对其竖向振动舒适度进行分析和评估。
关键词：大跨度楼盖舒适度稳态分析人行激励0 引言随着社会经济和人民生活水平的提高，人们不仅仅考虑楼板振动带来的结构安全性，而且也开始逐步考虑到生活在该建筑里的人们的舒适性问题。
目前，由于新的结构分析和设计技术的进步、施工技术的发展、新的高强轻质材料的运用、结构质量和阻尼的减少以及大空间结构在办公室、商场、体育馆、车站、展览馆等公共场所的运用，导致了现代建筑楼板结构更轻、更柔，跨度更大，整体结构在水平方向自振频率和楼板体系的竖向自振频率越来越低。
整体结构在外界各种作用例如风、机械振动的作用下，很容易产生较为显著的动力响应，这些动力响应将给人的工作、休息乃至身体健康带来巨大的影响；大跨度楼板结构在人的正常活动下，楼板体系很容易振动，而这些楼板振动将导致一些居住者的不舒适感，极大影响了建筑的使用功能。
近几年来，越来越多的工程由于这种原因而导致建筑物难以正常使用、出租和销售，个别建筑物进行了重新加固或改造甚至完全拆除。
楼盖舒适度控制已成为我国建筑结构设计中的一项重要工作内容，而在我们的结构设计工作中重视程度仍然不足，因此有必要对其进行学习、研究和探讨。
1 楼板竖向振动的设计标准关于舒适度主要有楼盖自振频率值及峰值加速度两项指标。
人行桥人致振动舒适度高效评估
人行桥人致振动舒适度高效评估
朱前坤;孟万晨;张琼;马齐飞
【期刊名称】《振动.测试与诊断》
【年(卷),期】2022(42)5
【摘要】为克服时程分析耗时和占用巨大计算机资源的缺点,提出一种基于AISC Design Guide 11快速评估人行桥人致振动舒适度的频率响应函数(frequency response function,简称FRF)方法。
自建某钢-玻璃简支梁桥,通过对比试验采集和FRF方法计算的不同工况跨中峰值加速度,初步验证了FRF方法计算人行桥跨中峰值加速度的准确度。
并以某人行悬索桥为例,分别采用时程分析和FRF方法计算21种行人行走工况的跨中峰值加速度并进行舒适度评价。
结果表明,FRF方法与时程分析相比在节省94.89%的运算时间和87.2%计算机内存的前提下,计算的峰值加速度比时程分析结果大20%,舒适度评价结果偏保守,故FRF方法能对人行桥人致振动进行高效且保守的舒适度评估。
【总页数】8页(P945-951)
【作者】朱前坤;孟万晨;张琼;马齐飞
【作者单位】兰州理工大学防灾减灾研究所;兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TU312.1
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2.某钢结构人行桥人致侧向振动及舒适度分析
3.大跨径人行桥人致振动舒适度分析
4.三角形截面钢管桁架人行桥人致振动舒适度评价
5.人行景观桥人致振动舒适度分析
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人行悬索桥的舒适度分析
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 。
关键词 ： 人行桥 ， 人致振动 ， 动 力分析 ， 振动舒适度
中图分 类号 ｉ Ｕ ４ ４ ８ ． ２ ５ 文献标识码 ： Ａ
世界上最古老 的桥 梁结构 是独木人行 桥 ， 人 走在上边 就像扁 个行人的竖 向荷载标准值为 ： 担一样 上下摆 动 ， 这就是人类最早感 知 的桥梁 人致振 动。我 国现 （ ｔ ） ＝０ ． ４× ７ ５ ０ ｓ ｉ ｎ （ ２ ｔ ）
有规 范关 于人 致振动 的要求 ， 一 是通 过限制 结构 的静力 挠度 ， 二 是控 制结构 竖 向基 频。根据 Ｃ Ｊ Ｊ ６ ９ —９ ５城市人行 天桥与 人行地 道技术规 范中第 ２ ． ５ ． ４条规定 ， 人行 天桥 上部结构 的竖 向一阶 自 单个行人 的侧 向荷载标准值为 ：
Ｎ ＝Ｂ ×Ｌ×Ｓ （ ４）
振 动响应 幅度 ， 二是行人激励状态包 括行人密 度 、 重量、 分 布 的区
其 中， Ｂ为人行桥 的有效净 宽度 ； ￡为人行 桥有效计算 跨径 ； Ｓ
其取值为 ０ ． １） ｖ ／ Ｉ ｎ 一 ０ ． １ ５人／ ｍ 。 域、 行走 的速度 、 方 向等等因素均会对行人 的舒适性 产生影 响 ， 而 为每平方米人 的数量 ， 人群作用 的竖 向荷载模型标准值 为 ： 我国规范 仅要 求竖向振动频率不 小于 ３ Ｈ ｚ显然是不 合理 的。而
载模 式 ， 人群重量标准值 为 Ⅳ与单人重量标 准值 的乘 积。考虑到
本 文对人行舒适 度 的国 内外 现有 规范 和标 准进行 了 比较研 桥上人群行走时步伐 的不一致性 ， 人群行走 引起 的振 动效 应有一 究， 选取 国际标准化 组织 Ｉ Ｓ Ｏ规范作 为标 准 ， 对人 行悬 索桥 进行 部分会相互抵消 ， 因此 规范通 过非一 致调整 系数 Ｃ （ Ｎ） 来考 虑人 人致振动 分析 ， 并对其舒适度作 出评价 。 群行走时步伐不一致对结构振动 响应 的影 响 ， 调整系数为 ：
考虑行人舒适度的空间缆索悬索桥车致振动控制
考虑行人舒适度的空间缆索悬索桥车致振动控制0 引言高速地铁通过桥梁时，对结构的作用是随时间变化的周期性荷载，在某特定轨道不平顺谱影响下，可能使荷载激励频率与结构自振频率一致，引起结构共振。
共振导致结构产生较大的动力响应，影响桥上行人舒适度，此时有必要对结构进行振动控制。
许海亮[1]研究了路面不平整度激励下车路耦合振动，得出路面不平整度越差路面产生的振动位移也越大；Den Hartog[2]首次提出了STMD系统在结构受到简谐力作用下的最优参数求解方法；Han[3]等利用阻尼比相同、调谐频率等间隔分布的MTMD系统有效控制了结构振动；李春祥[4-5]对MTMD进行了大量动力分析，得出MTMD系统具有更好的有效性和鲁棒性；樊健生[6]研究发现人-桥共振时采用MTMD将比单个TMD 具有更高的减振效率；王文熙[7]研究了TMD系统在自身参数偏离下的减振有效性和可靠性问题,并给出增强TMD系统有效性和可靠性的一些建议。
张铎等[8]基于移动简谐荷载列模型，研究了地铁过桥时，谐振频率、荷载列移速等对共振效应的影响；肖新标等[9]研究了TMD 对不同速度简谐荷载激励下桥梁动力响应的控制效果；郭文华[10]等提出TMD可有效抑制高速铁路简支箱梁的共振效应；王浩等[11]研究了TMD对南京长江大桥车致振动竖向加速度的控制效果；靖仕元[12]对长沙磁浮工程道岔梁，采用多重调谐质量调谐阻尼器(TMD)的方式控制一定激振频率带的振动，达到控制频率能全覆盖；徐家云[13]研究得出TMD能够较好地减小重载铁路桥梁的振动响应。
已有车致振动控制方面的研究大都是基于铁路简支梁或者连续梁桥，对带有人行道的大跨度空间缆索悬索桥车致振动方面的研究较少。
目前一些城市市政桥梁不仅承受地铁轨道交通，还布置有人行道，对于这类桥梁，地铁过桥时振动问题突出，有必要对其行人走行舒适度进行研究。
本研究以某座跨度为(45+330+60) m的市政轨道交通悬索桥为背景，依据表1中德国EN03[14]规范规定的采用峰值加速度作为评价准则，研究地铁荷载作用下桥上行人的走行舒适度。
钢结构人行天桥舒适度设计及其控制研究
Science and Technology & Innovation ┃科技与创新·1·文章编号：2095－6835（2015）13－0001－02钢结构人行天桥舒适度设计及其控制研究赵光伟（铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251）摘 要：钢结构天桥是宽度为6～12 m 、跨度在27～40 m 之间的钢桁架结构体系，通常采用封闭式外围护系统。
根据《城市人行天桥与人行地道技术规范》，人行天桥竖向自振频率需＞3 Hz ，以满足舒适度的要求，已成为钢结构人行天桥的主要设计控制因素。
通过弹性时程分析得出的激励荷载、桥面系的质量比、结构动力时程响应的对应关系，分析了满足舒适度要求的最小桥面系质量，并以此作为结构舒适度设计的补充控制指标。
关键词：钢结构；人行天桥；人行激励；舒适度中图分类号：U441+.3 文献标识码：A DOI ：10.15913/ki.kjycx.2015.13.001随着我国高铁四纵四横骨干网的建成，未来高铁发展将以大都市区市郊通勤铁路和城市群城际铁路为主。
因此，中小型客运站房的建设数量将越来越多，钢结构人行天桥作为主要的跨线设施类型将被大量采用。
人行天桥在人群行走的作用下可能产生较大的振动，影响行走的舒适度。
而现行规范中的挠度限值和自振频率限值无法很好地评价结构振动的舒适度。
1 结构模态分析为了分析人行天桥的固有动力特性，采用MIDAS GEN 建立了人行天桥的有限元模型，图1为天桥结构计算模型简图，对天桥结构进行了模态分析。
振动质量源为结构构件质量、建筑装修质量和50%人群荷载质量。
以《城市人行天桥与人行地道技术规范》中规定的人行天桥竖向自振频率＞3 Hz 为舒适度设计控制指标时，要求天桥结构具有较大的竖向弯曲刚度，其前10阶基频和主要振动模态如表1所示。
第一阶竖向振动为人行天桥竖向弯曲振动，振动频率为3.56 Hz ，竖向自振频率远离人群步行频率。
桥梁振动与舒适性评价研究
桥梁振动与舒适性评价研究桥梁作为现代交通运输的重要组成部分，承载着车辆和行人的通行。
然而，桥梁的振动问题一直是人们关注的焦点。
桥梁振动不仅对桥梁的安全性和耐久性有着重要影响，还直接关系到行人和车辆的舒适性。
首先，我们来了解一下桥梁振动的原因和特点。
桥梁振动一般可以分为自振动和受迫振动两种情况。
自振动是指桥梁在自身固有频率下发生的振动，通常由于外界冲击或风荷载的激励引起。
受迫振动则是由通过桥面的车辆荷载产生的。
桥梁振动的特点是频率高、振幅小以及能量传播范围广。
桥梁振动对舒适性的评价成为了研究的重点。
传统的评价方法主要基于桥梁振动的瞬态响应和振动加速度值。
比如，人们可以使用加速度传感器在桥梁上进行振动监测，然后利用振动加速度指标评价桥梁的舒适性。
然而，这种方法存在一些局限性，例如无法考虑到不同振动频率对人体的影响，以及无法全面评价桥梁的舒适性。
为了解决这些问题，研究人员提出了一种新的舒适性评价方法，即基于人体主观感受的舒适性评价。
这种评价方法考虑到了人体对不同频率振动的感知差异，更加符合实际情况。
具体而言，研究人员可以通过实验让被试者在不同频率的振动下进行主观评价，并分析他们的感受差异。
通过对多个被试者的评价结果进行统计分析，可以得到一个更加客观的桥梁舒适性评价指标。
除了评价方法的改进，桥梁振动舒适性研究还涉及到振动控制技术的应用。
振动控制技术是指通过改变桥梁结构的固有特性或利用控制装置来减小桥梁振动的方法。
目前，常用的振动控制技术包括主动控制、被动控制和半主动控制。
主动控制是指利用主动控制装置实时感知振动信号，并通过反馈控制系统产生抗振力来减小振动的方法。
被动控制则是通过在桥梁结构中引入特定材料或装置来吸收、分散振动能量。
而半主动控制则是结合了主动和被动控制的特点，以实现更好的振动控制效果。
桥梁振动舒适性评价的研究还可以结合人体生物力学、神经科学等领域的知识。
例如，通过对人体肌肉神经反应和振动信号的研究，可以深入理解桥梁振动对人体的影响机制。
某大跨人行桥人致振动舒适性分析及减振设计
某大跨人行桥人致振动舒适性分析及减振设计摘要：当人行桥自振频率位于人群荷载激振频率范围内时，结构将产生共振反应，影响行人正常行走的舒适度。
本文结合一大跨径的人行桥结构，采用Midas civil对该桥进行了人致振动舒适性评估，并对采用的减振措施进行了数值模拟分析，分析结果表明桥梁采用TMD能够在人行桥发生共振时消耗大部分的结构振动能量，因此通过增加结构阻尼的方法控制人行桥振动是最经济和最有效的方法之一。
关键词：人行桥；人致振动；舒适度；减振控制由于城市景观或景区景观的需要，大跨度的人行桥越来越多地应用于城市或景区人行桥梁建设中。
一般人行桥的桥宽较小，人行桥跨径越大，结构越轻柔，振动基频必然越来越小，当桥梁的振动基频与桥上行人的行走频率相接近时，则桥梁容易发生过度振动的情况，如著名的英国伦敦千禧桥[1]。
出于景观及经济方面考虑，人行桥构件截面高度不宜过大，所以一般大跨径人行桥振动基频已很难满足现行规范要求。
人行桥的人致振动是影响桥梁的使用性能的主要因素，如采用规范规定的振动频率评判标准，将能避免由于人行荷载所引发的不利振动情况，而对于结构基频已经不能满足规范要求的情况，如果人行荷载所引发的桥梁振动可以满足人行舒适性要求的话，也可以认为桥梁动力特性满足要求。
根据国外的人行桥规范BS5400（BD/01）和EN 1990，当人行桥竖向基频小于3Hz，侧向基频小于1.5Hz时应进行人致振动分析和评估；当竖向基频介于3~5Hz，侧向基频介于1.5~2.5Hz时，应酌情进行人致振动舒适性评估。
本文采用Midas civil对某大跨径人行桥进行动力特性分析和人致振动舒适性分析，再根据舒适性评估结果来决定是否对桥梁结构采取减振措施，以保证人行桥在使用过程中的人行舒适性满足要求，为同类型的桥梁工程设计提供了参考，具有一定的参考价值。
1 人致振动舒适性评估1.1 工程概况某人行桥桥宽5米，桥梁采用结构形式为28+50+100+50+28=256米预应力混凝土梁拱组合体系桥。
人行天桥的舒适度分析与tmd减振控制
第 36 卷第 1 期 2020 年 2 月
结构工程师 Structural Engineers
Vol. 36 ，No. 1 Feb. 2020
人行天桥的舒适度分析与 TMD 减振控制
朱利明* 张志成 邢世玲 卞思雨
（南京工业大学交通运输工程学院，南京 210009）
摘 要 为对比分析国内外规范对人行天桥舒适性评价的差异性，以海口市一座普通钢筋混凝土的海 府天桥为例，依据各国规范建立了单人、结伴而行、低密度 0.5 人/m2、高密度 1.5 人/m2等 8 种人行荷载工 况，进行舒适度评价，并对不满足舒适度要求的工况，采用 TMD 减振。结果表明：ISO 和 EN03 规范对人 行桥舒适度评价较为严格，TMD 减振效果显著，合理选择 TMD 装置数量对减振效果有益。 关键词 规范对比，人行天桥，舒适度评价，TMD 减振
0引言
随着城镇化进程的加快，城市人口和车辆快 速增加，为缓解城市交通压力，人行天桥已被广泛 修建于各大城市中，然而伴随人行天桥跨度的增 大，桥梁振动问题也日益突出。为避免天桥在人 行荷载下产生过量振动，从而保证在行人荷载作 用下人行天桥的舒适度要求，现行各国规范主要 是通过避开敏感频率法和限制动力响应值法来进 行人行桥舒适度评价。
《大跨简支钢桁梁人行桥人致振动与减振控制研究》范文
《大跨简支钢桁梁人行桥人致振动与减振控制研究》篇一大跨简支钢桁梁人行桥致振动与减振控制研究一、引言随着城市交通的快速发展，大跨简支钢桁梁人行桥作为一种重要的交通设施，其安全性与舒适性日益受到人们的关注。
其中，人行桥在行人行走过程中产生的振动问题，不仅影响行人的舒适度，还可能对桥梁结构的安全造成潜在威胁。
因此，对大跨简支钢桁梁人行桥的人致振动与减振控制进行研究，具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、人行桥的振动问题大跨简支钢桁梁人行桥的振动问题主要由行人的行走引起。
这种振动通常表现为桥面的局部振动和整体振动，其中整体振动对桥梁结构的安全影响更为显著。
人行桥的振动问题主要受行人特性、桥梁结构特性以及环境因素等多方面因素的影响。
（一）行人特性行人的步频、步速、步幅等行走特性都会对桥面的振动产生影响。
行人的行走行为具有随机性，不同行人的行走特性存在差异，这使得人行桥的振动问题变得更加复杂。
（二）桥梁结构特性桥梁结构的刚度、质量、阻尼等特性对人行桥的振动有着决定性影响。
简支钢桁梁人行桥的结构特性使得其更容易受到行人的影响而产生较大的振动。
（三）环境因素风力、温度等环境因素也会对人行桥的振动产生影响。
特别是在风力作用下，桥面的振动可能更加明显。
三、减振控制技术研究针对大跨简支钢桁梁人行桥的振动问题，减振控制技术的研究显得尤为重要。
目前，减振控制技术主要包括被动控制、主动控制以及混合控制等。
（一）被动控制技术被动控制技术主要通过在桥梁结构中设置减振装置，如阻尼器、调谐质量阻尼器等，来吸收和消耗桥面的振动能量，从而达到减振的目的。
这种技术具有结构简单、可靠性高等优点。
（二）主动控制技术主动控制技术则是通过传感器、控制系统等设备，实时监测桥面的振动情况，并通过作动器等设备对桥面施加反方向的控制力，从而抵消桥面的振动。
这种技术具有减振效果显著、适用范围广等优点，但需要较高的技术支持和成本投入。
（三）混合控制技术混合控制技术则是将被动控制和主动控制技术相结合，取长补短，以达到更好的减振效果。
基于实测响应的大跨度人行悬索桥舒适度评价
■建筑结构福建建设科技2017. No.433基于实测响应的大跨度人行悬索桥舒适度评价黄祖华（福建省建筑科学研究院福建省绿色建筑技术重点实验室福建福州350025)[摘要]本文从实测的振动频率、振幅和振动加速度等方面动力响应对一大跨度人行悬索桥进行了综合的舒适度评价。
环境振动试验和人群激励试验实测结果表明在人群荷载作用下，该桥振动感觉指标满足人行舒适度要求。
[关键词]人行悬索桥；实测响应；舒适度评价Vibration comfort evaluation of a long span pedestrian suspension bridge based on field measurement Abstract ：In this paper,integrative vibration comfort evaluation of a long pedestrian suspension bridge was processed based on dynamic response.The field measured results show vibration of the bridge could meet the comfort requirement.Key words: pedestrian suspension bridge，field measurement，comfort evaluation〇引言随着工程技术的发展，人行桥结构向着大跨、轻型和多元 化方向发展，人群振动引起的舒适度问题不容忽视[1]。
影响 人行舒适度的因素是多方面的，国外规范中对于舒适度指标 尚不统一，目前主要通过设计时控制结构的振动频率和振动 加速度来实现。
而我国现行规范[3]采用避开人群步行频率 的方式避免共振，减少行人不安全感，设计理念偏于保守，缺 乏合理性。
对于斜拉桥、悬索桥等柔性结构，即使通过增加减 振措施往往也难以满足上部结构竖向基频不小于3H z的要 求，此时对桥梁进行舒适度评价是较为合理的做法。
人行桥自振频率的分析与计算_沈晔
f
ω
≥
1 2π
4 π2f
2θ+n
q/
-
m
l
(12)
表 1 即为不同跨度梁板式主梁按式(12)计算
的需满足的最小自振频率(一般天桥的自重与活
荷载基本相当 , 因此本表计算时令 q ≈mg)。
表 1 主梁跨度与最小自振频率的关系
跨度 l(m)
最小自振频率 f ω(Hz)
20
25
30
35
40
3.38 3.16 2.99 2.87 2.78
保第 1 频率大于荷载的频率 , 即能确保体系的所
有频率均满足要求 。
根据图 2 所示 , 梁 在动 荷 载作 用 下产 生位
移 y ,结构产生弹性力 ky , 惯性力 m¨y , 建立平衡方
程为 :
图中 mg =mg/2
m¨y +ky = mg +P(t)
(3)
图2
将式(2)代入式(3), 得运动方程如下 :
来最大的社会和经济效益 。
人行天桥的主要活荷载为行人 。行人在行走
时有其步行频率 , 步行频率不论男女老幼 , 差别不
大 , 一般约为 2Hz 左右 。 为避免主桥的固有自振
频率与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
《城市人行天桥与人行地道技术规范》(以下简称
载频率 , 且与跨度 、荷载与质量(自重)大小有关 。
若将 ω= k/ m 代入式(11), 可得 k ≥ mθ2 +nF/ l
该式表明随着活荷载 、结构自重的增加 , 需要
更高的结构刚度 , 随着跨度的增大 , 结构的刚度要
基于计算机视觉的人行桥全域振动舒适度评估
基于计算机视觉的人行桥全域振动舒适度评估基于计算机视觉的人行桥全域振动舒适度评估摘要：人行桥作为连接城市道路的重要交通设施，其舒适度对行人的体验和安全至关重要。
本文提出了一种基于计算机视觉的人行桥全域振动舒适度评估方法，旨在通过对人行桥振动情况的监测和分析，评估人行桥的舒适度，为人行桥的设计、建设和维护提供参考依据。
1. 引言人行桥作为城市道路交通系统的重要组成部分，在城市交通中发挥着重要的作用。
人行桥的舒适度直接影响到行人的出行体验和安全感。
然而，现有的人行桥舒适度评估方法主要基于人的感知、主观评价和有限的测量数据，缺乏客观、全面的评估手段。
因此，本文提出了一种基于计算机视觉的人行桥全域振动舒适度评估方法，通过对人行桥振动情况的监测和分析，评估人行桥的舒适度。
2. 方法2.1 计算机视觉系统的建立本文采用计算机视觉技术对人行桥的振动情况进行监测。
首先，在人行桥的两端设置摄像机，利用摄像机实时获取人行桥的图像。
然后，利用图像处理技术提取人行桥的振动信息，并将其转换为数字信号。
2.2 振动信号的分析获取到的数字信号经过滤波和采样处理后，可以进行振动信号的分析。
首先，对信号进行时域分析，得到振动的幅值、频率等信息。
然后，利用频域分析方法，对信号进行傅里叶变换，得到振动信号的频谱。
最后，通过对振动信号的时域和频域分析结果进行综合，得出人行桥的振动舒适度评估结果。
3. 实验与结果本文利用上述方法对某城市的一座人行桥进行了实验研究。
通过采集到的振动数据，进行了信号处理和分析。
实验结果显示，该人行桥在高峰期存在振动过大的问题，对行人的舒适度产生了不利影响。
通过对比该人行桥与其他类似人行桥的振动数据，进一步证实了该评估方法的有效性和可行性。
4. 结论本文提出了一种基于计算机视觉的人行桥全域振动舒适度评估方法。
该方法通过对人行桥的振动情况进行监测和分析，可以客观、全面地评估人行桥的舒适度。
实验结果表明，该方法具有一定的可行性和有效性，并为人行桥的设计、建设和维护提供了参考依据。
某大跨度人行悬索桥舒适度分析
某大跨度人行悬索桥舒适度分析摘要：本文以某实际工程为例，采用德国EN03规范对某大跨度人行悬索桥进行舒适度分析。
针对该悬索桥，研究表明：侧向舒适度在中跨1/2处最差；竖向舒适度在中跨1/4处最差，边跨1/2处也较差。
但当在中跨1/2和中跨1/4处分别设置TMD后，可以起到良好的减振效果，提高行人行走的舒适性。
此外，该悬索桥由于敷设供热和供水管道，结构恒载变化，导致振动情况相对复杂，可为类似人行桥梁设计提供参考。
关键词：人行悬索桥；舒适度；振动控制；调谐质量阻尼器0 引言悬索桥由于结构轻型美观、构造简单、建筑高度小和跨越能力强等特点多用于人行桥。
但人行悬索桥多采用柔性悬索桥，其结构刚度小，阻尼低，自振频率小，往往不能满足结构基频的要求。
人行走的步频与人行桥基频相近时，容易引起人行桥的振动和人行走的不舒适性，通常采用频率控制法和限制动力响应法来控制人行桥振动。
我国现行《城市人行天桥与城市人行地道技术规范》（CJJ/69-1995）采用频率控制法，要求人行天桥结构竖向基频不得小于3Hz[1]。
但大跨度人行悬索桥结构基频一般较小，通常不能达到控制结构振动的目的，因而需要进行舒适度分析。
当舒适度较差时，可采用调谐质量阻尼器（TMD）进行振动控制，以提高人行桥舒适度。
对人行桥舒适度分析已有较多的研究，但桥梁结构恒载一般不变，结构基频固定。
本文人行悬索桥主梁采用钢桁架结构，上层行人通行，下层敷设热力和给水管道，是管道、人行共用桥梁。
由于供水、供热情况不同，会导致结构恒载变化，从而导致结构基频基频变化，结构振动情况相对复杂，本文因此对该大跨度悬索桥进行舒适度分析。
1 工程概况及动力特性分析1.1 工程概况本文工程背景为某一管道、人行共用钢桁架悬索桥，全桥长188.56m，主桥跨径布置为（34.28+120+34.28）m。
钢桁梁宽3.5m，高2.5m，采用Q345qD钢。
主缆线型采用二次抛物线，计算矢跨比1/7，矢高17.14m，主缆及吊索中心距均为2.5m，单根主缆采用1根Φ95mm Z型密闭钢丝绳。
桥梁振动与舒适度评价
桥梁振动与舒适度评价桥梁是连接陆地不同地点的重要交通设施，它们不仅承载着车辆和行人的交通，还承受着各种自然和人为因素的影响，包括振动。
桥梁振动是指桥梁在受到外力作用下发生的摆动和波动现象。
对于长期使用的桥梁来说，振动不仅会造成结构疲劳和损坏，还会对过桥的行人和车辆带来不适和危险。
因此，评价桥梁的振动与舒适度成为了桥梁设计和维护中的重要问题。
桥梁的振动主要分为静态和动态两种。
静态振动是指桥梁结构在受到力的作用下产生的静态位移，这种振动通常由超载、温差等因素引起。
动态振动则是指桥梁在受到外力冲击或者自然风振等影响下发生的周期性振动。
为了评价桥梁的舒适度，需要对这两种振动进行合理评估和分析。
对于静态振动的评价，通常采用结构刚度来衡量桥梁的变形情况。
结构刚度越大，代表着桥梁在受力时变形较小，承载能力较强，舒适度也相对较高。
因此，在桥梁设计和施工中，需要通过选择合适的材料和结构形式，确保桥梁的刚度达到设计要求，以减少静态振动对舒适度的不利影响。
动态振动评价则需要考虑更多的因素。
一方面，桥梁的动态振动会影响过桥车辆和行人的舒适度，对于道路桥梁来说，这种振动会直接传递给行驶车辆，影响车辆的操控和稳定性，甚至引发交通事故。
另一方面，桥梁的动态振动也会对桥梁自身的结构安全带来潜在威胁，长期的动态振动引起的疲劳和损坏可能导致桥梁的坍塌。
因此，为了评价桥梁的舒适度，不仅需要考虑过桥行人和车辆的体验，还需要考虑桥梁结构的安全性。
一种常见的评价桥梁舒适度的方法是使用加速度和位移来描述振动情况。
加速度是描述桥梁振动速度的物理量，位移则是指桥梁结构在振动过程中的位移变化。
可以通过在桥梁上布置传感器，实时监测振动信号，并进行数据分析，从而评估桥梁的舒适度。
基于加速度和位移的评价方法可以提供更直观而准确的评价结果，有助于设计师和维护人员确定是否需要进行结构调整，以提高桥梁的舒适度。
除了加速度和位移，还可以使用频率谱方法来评估桥梁的舒适度。
钢桁架人行天桥的振动实测分析与舒适度评价
钢桁架人行天桥的振动实测分析与舒适度评价李强;单美弟;黄铭枫;陈驹;冯鹤【摘要】We carried out a field measurement on the pedestrian-induced vibration of a steel truss footbridge connecting two buildings with a curved planar shape and a net span up to 45 m. Based on the Hilbert-Huang transformation, we effectively identified the dynamic properties of the footbridge, i. e. , natural frequencies and damping ratios. We established the finite element mode of the footbridge. The finite element analysis results agree well with those of the field measurements. We also accessed the vibration serviceability of the footbridge using the domestic and international standards currently available.%对连接2栋建筑净跨度达45 m的某曲线型钢桁架人行天桥展开现场人行振动加速度响应实测，得到了在各种行走和跳跃工况下人行天桥加速度响应的现场实测数据。
基于希尔伯特-黄变换，对人行天桥结构的动力特性，包括自振频率和结构阻尼，进行了有效识别。
利用有限元软件建立了该人行天桥结构有限元模型，分析天桥结构在行人荷载激励条件下的动力响应。
人行天桥舒适度振动控制研究
第44卷第8期 山西建筑•168 • 2 0 1 8 年 3 月SHANXI ARCHITECTURE Vol.44 No.8 Mar.2018文章编号：1009-6825 (2018) 08-0168-02人行天桥舒适度振动控制研究肖魁U2(1.上海建筑设计研究院有限公司，上海200041; 2.上海建筑空间结构工程技术研究中心，上海200041)摘要：由于轻质高强材料的应用和城市景观的要求，人行天桥不断向轻柔大跨的方向发展。
我国现行规范通过频率调整来控制 人行桥振动的方法存在一定的局限性。
采用附加阻尼器可有效控制大跨度人行桥的振动响应,提出了人行天桥基于T M D的振动 控制设计方法,并用于实际大跨度人行桥工程的减振分析。
结果表明，该设计方法可有效满足结构舒适度性能要求。
关键词：人行桥，振动控制，调谐质量阻尼器中图分类号:T U318 文献标识码:A1概述国内外已经发生过多例人行天桥因行人激励引起振动过大 而不得不进行维修加固的事件，其中最有名的是英国伦敦千禧桥 振动问题[1]，该人行天桥于2000年首次对公众开放，当天约有 10万人通过该桥，每平方米的行人数达到了 1.3人~1.5人，由于行人激励引起了过量的水平振动，发生振动时的侧向位移达到了 70 m m。
该桥被迫临时关闭，并于次年展开对该结构的维修加固 工作，维修花费金额巨大，达750万美元。
我国武汉长江大桥通车庆典时上万人涌上大桥，引起桥体大幅度横向晃动，竟使人难 以站立。
CJJ69—95城市人行天桥与人行地道技术规范通过限制天桥 结构基本频率不小于3 H z来保证舒适度。
通常情况下，频率调整法简单实用，但提高频率往往是很不经济的，特别是当人行桥跨 度大于40 m时，通过增加钢板厚度所提高的结构刚度与结构质 量的相应增加几乎是等比的，导致结构的固有频率变化不大。
因此规范方法具有一定的局限性。
通过添加阻尼装置（如:T M D)能 有效减小结构振动响应[2’3]，满足舒适度要求。
大跨人行桥人致振动舒适性分析评价及减振设计
大跨人行桥人致振动舒适性分析评价及减振设计摘要：近年来，我国人行天桥的跨度越来越大，景观造型越来越独特，结构也日渐轻柔，故其自振频率一般较低，不满足我国规范对桥梁竖向自振频率不应小于3 Hz的要求，这时应进行人致振动舒适性分析评价并设置减振装置。
通过实桥分析表明，TMD减振效果非常明显，对不同的受控振型应分别设置TMD，但TMD对于自振自振频率存在倍数关系的振型也能起到很好的减振效果。
结构振型以扭转为主时，可分别采用竖向及侧向阻尼器来减振，也可只采用侧向减振装置来抑制侧向及竖向振动。
关键词：大跨径；人行桥；人致振动舒适性分析评价；TMD设计在结构竖向自振频率接近人群步行频率时，桥面易产生显著的振动响应，进而引发结构的使用舒适性问题。
对自振频率与行人频率相接近的人行桥，通常采用两种方法进行振动控制：一是桥梁结构自振频率尽量避开人致振动的敏感频率范围；二是采用减振措施。
避开人致振动的敏感频率范围是一种简单的方法，但跨径一般由桥址处使用条件限制，而结构形式由美学因素确定，很难改变。
故对自振频率不满足规范的大跨人行桥进行动力分析并采取减振措施，成为大跨径人行桥设计的重要内容。
1 工程概况洋泾港桥是上海市黄浦江东岸滨江公共空间贯通开放工程的重要节点，桥址位于洋泾港河与黄浦江交汇处，河口宽度45m。
经过国际方案征集，钢结构桁架桥方案中选，桥梁主跨55 m，立面为梭形桁架结构，桥面中间设置单片主桁架，下弦杆设置水平挑臂作为自行车骑行道，上弦杆反方向水平伸出作为人行道，人行道通过斜撑与下弦杆连接，斜杆采用钢拉杆，人行道分为慢行道和跑步道，宽均为3 m，骑行道宽为4 m。
桥梁立面构造图与桥梁3D模型分见图1和图2。
图2 桥梁3D模型建立3D有限元模型进行动力特征分析，动力特征见表1。
1阶～5阶振型图见图3。
表1 桥梁动力特性a）1阶b）2阶c）3阶d）4阶e）5阶图 3 1阶～5阶振型图2 舒适性评价标准作用于人行桥的竖向和侧向激振力是由经过人行桥的行人引起的，行人的正常行走步频介于1.6 Hz （慢走）和2.4 Hz（快走）之间，平均值大约是2 Hz。
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。
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2014 年 9 月 第 35 卷 第 5 期 Sept． 2014 Vol． 35 No． 5
doi： 10． 3969 / j． issn． 1671 － 7775． 2014． 05． 020
人行索桁桥振动分析及舒适度评价
曹玉贵1 ，胡 隽1 ，李小青1 ，庄劲松2 ，冯万里2
（ 1． 华中科技大学 土木工程与力学学院，湖北 武汉 430074； 2． 江苏省宿迁市泗阳县交通运输局，江苏 宿迁 223700）
表 1 索桁桥的自振特性
振型特点 主索与桥面侧向振动 主索与桥面对称横弯 主索与桥面反对称竖弯 主索与桥面反对称横弯 主索与桥面对称竖弯
主索对称横弯 主索与桥面反对称竖弯 主索与桥面反对称横弯
主索与桥面对称竖弯 主索与桥面反对称横弯 主索与桥面反对称竖弯
主索与桥面对称横弯 主索与桥面对称横弯 主索与桥面对称竖弯 主索与桥面反对称竖弯
1 分析模型
某人行索桁桥，由上、下缆索、吊杆及桥面系组 成． 人行道板立面线形向上拱起，主缆通过主塔塔 顶，在锚碇处进行锚固，人行道桥面索锚固在主塔基 础上，主索和桥面索通过锚碇和吊索张拉成拉索桁 架，两片桁架通过桥面系连成一整体． 这类人行索桁 桥梁的主要构件包括： 主缆、桥面索、主塔、人行道系 统、主锚碇和主塔基础等．
外，为主跨对称横弯； 第 3 阶振型发生在面内，为 1 阶主跨反对称竖弯； 第 4 阶振型为主索横弯． 由于 本桥跨径较大，结构柔性非常大． 因此，振动频率也 比较低，前 30 阶自振频率分布在 0. 08 ～ 0. 80 Hz，可 认为该桥前 30 阶振型不会被人群荷载激起共振［9］．
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图 2 人行索桁桥横截面示意图
2 索桁桥振型分析
分析人行索桥的自振特性时，首先要解决的问
第5 期
曹玉贵等： 人行索桁桥振动分析及舒适度评价
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题，是求解一个广义特征值的问题． 由于在人行索桥 的空间有限元模型中，虽然节点的自由度数目很多， 但只需要了解相对较少的一些低阶频率和相应振 型，就可以较好地研究其动力特性． 因此，本研究采 用子空间迭代法，求解人行索桥的自振频率和振型．
序号 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
振动频率 / Hz 0． 500 0． 509 0． 519 0． 567 0． 575 0． 624 0． 636 0． 667 0． 670 0． 725 0． 737 0． 740 0． 769 0． 822 0． 830
图 3 索桁桥有限元模型
索桁桥前 30 阶的自振频率见表 1． 图 4 － 6 分 别为不同振动模态的第 1 阶振型．
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
振动频率 / Hz 0． 083 0． 130 0． 136 0． 168 0． 186 0． 246 0． 251 0． 256 0． 302 0． 335 0． 358 0． 390 0． 412 0． 413 0． 465
图 5 第 1 阶振型（ 竖向弯曲）
图 6 第 1 阶振型（ 反对称横弯）
值的注意的是，虽然悬索桥通常有横向、竖向、 扭转和纵向移动等 4 种振动模态［8］，但表 1 结果表 明，由于人行索桁桥的桥面索锚固在桥塔上，人行索 桁桥没有纵漂振型． 本桥的第 1 阶振型发生在面外， 为 1 阶主索与桥面侧向振动； 第 2 阶振型发生在面
振型特点 主索与桥面反对称横弯 主索与桥面反对称横弯
主索与桥面对称竖弯 主索与桥面反对称竖弯
主索对称横弯 主索与桥面对称竖弯 主索与桥面对称横弯
主索对称横弯 主索与桥面对称竖弯 主索与桥面对称竖弯
主索对称横弯 主索与桥面反对称横弯 主索与桥面反对称竖弯
主索与桥面对称竖弯 主索对称横弯
图 4 第 1 阶振型（ 横向弯曲）
pedestrian induced load； pedestrian-induced vibration
伴随着我国基础设施建设的不断发展，人行桥 建设发展迅速． 大跨度、窄桥面的索桁桥由于造价低 廉、施工方 便，在 我 国 交 通 不 便 的 西 部 山 区 应 用 较
多，但是作为行人通道的人行桥跨度大、结构复杂， 大多存在人致振动问题． 2000 年英国千禧桥在开通 当日即发生过度横向振动事件，并且发现其他桥上
收稿日期： 2013 － 03 － 12 作者简介： 曹玉贵（ 1984—） ，男，山东安丘人，博士研究生（ caoyugui@ 163． com） ，主要从事桥梁健康检测 / 加固的研究．
胡 隽（ 1971—） ，男，湖北黄冈人，副教授，博士生导师（ hujun@ hust． edu． cn） ，主要从事大跨径桥梁理论和工程研究．
（ 1． School of Civil Engineering and Mechanics，Huazhong University of Science and Technology，Wuhan，Hubei 430074，China； 2． Transportation Bureau of Siyang County，Suqian City，Jiangsu Province，Suqian，Jiangsu 223700，China）
索桥的舒适度主要体现在桥梁的加速度方面， 吊杆的布置、桥面系的结构形式、桥梁本身的阻尼都 会影响到索桥的振动． 为增加桥梁刚度，国外主要是 对管道悬索桥加设反向缆，或同时采用倾斜的吊杆， 以增大全桥的刚度［4 － 5］． 而索桁桥是由上缆、下缆通 过锚旋和吊索张拉成拉索桁架，提高桥梁整体刚度． 为此，本研究以某人行索桁桥为例，采用 ISO 10137 《结构设 计 基 础—建 筑 和 人 行 道 抗 振 的 适 用 标 准 》 规定的 人 行 荷 载 的 力 学 模 型 对 桥 梁 进 行 振 动 分 析［6］，并对其舒适度进行评价．
Abstract： Using block Lanczos method，the vibration characteristic of suspension footbridge was analyzed by finite element program of ANSYS． According to the standard of bases for design of structures-serviceability of buildings and walkways against vibrations （ ISO 10137） ，the pedestrian load was simulated． The lateral and vertical bridge accelerations caused by single person and crowd loads were analyzed，respectively． The comfort of pedestrian bridge was analyzed by comprehensive comfort evaluation method． The results show that the comfort performance of suspension footbridge structure meets the requirements． Compared with common suspension bridge，the new suspension footbridge with upper main cables，lower bridge deck cables and suspenders not only meets the requirements of comfort and serviceability，but also reduces the mass and the economic costs． Key words： suspension footbridge； comfort evaluation； natural frequency； frequency mode；
从受力体 系 看，索 桁 桥 属 于 单 跨 柔 性 悬 索 结 构 ，为 了 确 保 结 构 安 全 性 和 设 计 合 理 性 ，需 要 采 用 三维实体有限元法对其受力特性进行分析． 在本 桥有 限 元 模 型 中，主 索 和 桥 面 索 在 模 型 中 采 用 link10 单元，纵梁在模型中采用 beam 4 单元，桥塔 采用变截面 beam188 单元． 为了简化分析，桥面的 钢 桁 架 假 设 为 相 同 的 截 面 形 式 ，因 此 ，可 以 假 定 桥 面板的荷载均匀分布在桥面上． 桥面索搁在横梁 上，并与横 梁 焊 在 一 起． 在 模 型 中，设 定 横 梁 与 桥 面索共用节点．
人行索桁桥桥面宽 2. 1 m，主跨跨径为 120． 0 m，不设边跨． 吊杆间距为 2． 0 m，跨中吊杆长取 1. 5 m，横梁采用槽钢，通过桥面索与桥面钢板焊接成整 体，横梁间距 2． 0 m，全桥横梁总数等于吊杆根数． 主索的矢跨比为 1 /10，主索是由 2 根直径为 46 mm 的钢绞线组成，其密度为 7 850 kg·mm － 3 ． 桥面索 上拱度取为 3． 0 m，取缆索材料弹性模量 E = 1. 1 × 105 MPa． 截面形式如图 2 所示．
摘要： 基于有限元程序 Ansys，采用分块兰索斯法，分析了人行索桁桥的振动特性，采用国际标准化 组织 ISO 10137《结构设计基础—建筑物和人行道抗振的适用性标准》，考虑不同人行荷载形式，分 析了单人荷载和人群荷载作用下人行索桁桥的侧向和竖向加速度． 选取了考虑人行桥侧向与竖向 耦合振动的综合评价方法，对人行索桁桥的竖向舒适度和侧向舒适度进行了综合分析． 研究结果表 明: 在不同行人荷载作用下，人行索桁桥不会发生超越舒适度指标的振动; 与其他普通悬索桥相比， 由主索、桥面索和吊索组成的新型索桁桥，能够在满足使用要求、舒适度要求的同时，减轻了桥梁的 质量，降低了经济成本． 关键词： 人行索桁桥; 舒适度评价; 自振频率; 振动模态; 人行荷载; 人致振动 中图分类号： U448. 25 文献标志码： A 文章编号： 1671 － 7775（ 2014） 05 － 0605 － 06