某大跨人行桥人致振动舒适性分析及减振设计 郭志良
人行桥人桥侧向共振分析与减振措施
中日结构减振及健康监测研讨会暨第三届中国结构抗振控制年会，上海，2002年12月人行桥人桥侧向共振分析与减振措施闫兴非 孙利民 袁旭斌（同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海 200092）摘要： 本文对工程界，特别是国内工程界目前还重视不多的人行桥侧振问题进行了原理介绍，并通过理论研究和数值模拟，对深港皇岗——落马洲人行桥研究发生人行振动的可能性，建议了相应的减振措施。
本文提供了一个对人行桥该类问题的一般研究思路和方法，并给出了对该类问题采取防护措施的一般思路。
关键词：人桥侧向共振、减振措施、深港皇岗——落马洲人行桥Analyse and Control of Lateral Synchronization Vibration of Walking Man and Pedestrian BridgeYan Xingfei Sun Limin Yuan xubin(SLDRCE Tongji Univ. Shang’hai 200092 China)Abstract: this paper introduce the theory of lateral synchronization vibration of walking man and pedestrian bridge, which is not thought much of by engineer.; research the possibility of lateral synchronization vibration for Huanggang----Luomazhou bridge connecting with Shenzhen and Hongkong and suggest the measure for decreasing vibration corresponsively by theory research and numbering simulation; supply a way and routing of research for this kind of problem of pedestrian bridge, and give a general thought about the methods of preventing and soluving this kind of problem.key words: lateral synchronization vibration of walking man and pedestrian bridge; measure for decreasing vibration; Huanggang----Luomazhou bridge connecting with Shenzhen and Hongkong1 引言一直以来，由于人行荷载主要是竖直方向的动力效应，在考虑和分析人行桥的动力特性时，人们主要关注了桥的竖向振动，而往往忽略了侧向振动发生的可能性。
某大跨人行天桥的消能减振设计_二_
某大跨人行天桥的消能减振设计(二)丁幼亮李爱群叶正强杜东升(东南大学土木工程学院南京210096)(C ollege of Civil Engineering,Southeast University,Nanjing210096)车向东牟小倩(北京市市政专业设计院北京100037)(Beijing Municipal Engineering Profession Design Institute,Beijing100037)摘要采用减振装置对某大跨人行天桥进行了消能减振设计。
计算表明,安装减振装置后,有效地削减了该人行天桥的共振响应,在共振工况下减振率为70%,减振效果良好。
消能减振技术为城市人行天桥的减振控制与设计提供了新的技术途径。
关键词人行天桥消能减振TMD粘滞阻尼器共振ABSTRAC T Vibration energy dissipation design is per formed for a pedestrian bridge with energy dissip ation systems.The com putation results proved that installation o f s ystems e ffectively reduces the reso-nance res ponse o f the bridge with70%reduction under the circumstance o f resonance.The vib ration energy dissipation technology is a new approach to the vibration control and design o f city pedestrian b ridges.KEY WORDS Pedestrian b ridge Vib ration energy dissipation TMD Fluid viscous damper Resonance引言北京某人行天桥的主体结构为1跨简支的3室封闭钢箱梁。
人行桥人致振动分析与减振设计
人行桥人致振动分析与减振设计谢宇晨;吴炎奎;杨智【摘要】The paper takes a steel truss footbridge with 100 meters' span as the example to introduce the process of the analysis of pedestrian-induced vibration. Through the finite element software of Midas Civil, the pedestrian-induced incentive on the footbridge caused by the stochastic walk situation and synchronous adjustment effect of the people is simulated. According to the analysis, the installation of TMD system is put forward to control the vibration, it receives a good effect.%本文以100米跨径的钢桁架人行桥为例，介绍了人行桥人致振动分析的一般过程。
通过Midas Civil有限元软件，模拟了人群在随机步行状态下以及考虑人群同步调效应情况下对人行桥的人致激励作用。
根据分析结果，提出安装TMD系统对该桥进行振动控制，并得到了很好的减振效果。
【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2016(000)002【总页数】3页(P110-112)【关键词】人行桥;人致振动;人行荷载;TMD减振【作者】谢宇晨;吴炎奎;杨智【作者单位】内蒙古科技大学建筑与土木工程学院，包头014010;内蒙古科技大学建筑与土木工程学院，包头014010;内蒙古科技大学建筑与土木工程学院，包头014010【正文语种】中文【中图分类】U4人行桥多建于城市道路之上或者公园的景区之内，它们不仅需要满足通行要求，目前更多地还要满足景观性要求。
大跨度桥梁结构机械减振技术分析
根据图 2 可知，AMD 装置的控制理论较为复杂，工 作原理的技术依靠性较高，需要整体控制系统中的各子系 统之间进行紧密的协同配合，滤波器的设计也是至关重要 的，因为实际工程结构的振动信号较为复杂，工作环境中 的干扰因素也很多，计算机中设置的控制算法直接影响控 制效果，控制算法需要具备良好的稳定性，总而言之，既 要保证工程结构振动响应数据采集的准确性，又要保证控 制系统工作的稳定性。虽然这种控制装置要求较高，但是 相比 TMD 装置，该装置可以较好地控制工程结构风致振 动下的涡激振动，因为涡激振动过程中的涡脱频率无法预 知，所以需要对这种振动形式进行实时数据采集，通过实 时数据进行实时调整，保证振动控制装置的频率与涡脱频 率的近似性，从而实现工程结构的振动控制，保障了该装 置的实用性。
（b）磁场作用 图1 磁流变液的运动特性
根据图 1 可知，磁流变阻尼器的工作原理较为清晰明 朗，在智能材料和智能装置上实现了对工程结构的半主动 控制，即对结构输入较少的能量，就可以为结构提供振动 控制的作用，这是一种技术上的创新，是土木工程学科与 其它学科的交叉产品，具备良好的应用前景，推动了工程 结构振动控制技术的发展。
当流体绕过结构物时会产生旋涡脱落的现象，旋涡脱落的 频率会对结构的振动产生影响，振动的结构也会对旋涡的 脱落产生影响，两者相互制约，从而产生限幅的振动形式； 抖振是工程结构物在絮流场的作用下所产生的一种随机振 动，以大气中脉动风作用下产生的振动为主。
二、机械减振措施—被动控制 调谐质量阻尼器（TMD）是一种由质量块、弹簧元 件及阻尼元件共同组合而成的减振装置，安装在振动系统 的主结构中。当振动系统产生振动的时候，TMD 子结构 跟随主结构进行周期运动，通过对 TMD 的频率进行调谐 而让 TMD 子结构对主结构的振动产生反向作用力，从而 实现对结构振动的控制。质量块和振动主结构所产生的相 对运动大小决定了 TMD 的减振效果，TMD 在整个工作 过程中无外部能源的输入，因此 TMD 属于常见的被动减 振装置。 常规 TMD 的组成较为简单，上中下三个连接钢板与 弹簧位移导向杆连成一个整体性的结构框架，该结构框架 可以保证整体结构的稳定性，并为结构的工作状态提供位 移方向的导向作用。弹簧安装在弹簧位移导向装置上，中 间那块连接钢板与底板通过粘滞阻尼器相连接，其中粘滞 阻尼器的类型各不一样，最早应用的是油阻尼器，随着科 技的不断发展，后面发现油阻尼器的漏油现象较为严重， 导致装置的使用寿命大幅度下降。可调整的质量块是对 TMD 装置的适用性的关键技术，由于不同的结构体系及 工程结构对应了不同的结构基频，不同的振动频率导致所 需要的反向振动也是各不相同的，众所周知，频率与结构 的刚度和质量有关，TMD 装置中可通过调整质量块来对 不同类型结构的振动进行控制，大大加强了工程结构装置 的灵活性。各种力学模型都是包括结构的惯性力及恢复力， 其中水平移动式调谐器的恢复力就是弹簧的抗力和阻尼器 的阻尼力共同作用，在系统产生振动时为结构提供振动控 制力。
大跨径人行桥人致振动舒适性评估及减振措施
QI A N J i , SU N L i-mi n (Depart ment of Bridge Engi neeri ng , T ongji Universi ty , Shang hai 200092 , China)
人行桥人致振动与结构的频率相关 , 只有靠近 人行荷载步频的结构模态才可能会被激起共振 , 所 以 , 需要分析桥梁结构的动力特性 .图 1 所示为对该 桥建立的全桥有限元模型 .考虑结构二期恒载的影 响 , 得到人行桥的模态如表 1 和图 2 ～ 4 所示 .
图 1 全桥有限元模型 Fig .1 F EM o f the bridge
振动稳定问题 .鉴于此 , 本文以国内某大跨径人行桥 为例 , 介绍了人行桥的舒适性评估过程 , 并进行了基 于调频质量阻尼器(T M D)的减振预案设计 .
1 人行桥人致振动的计算理论
1 .1 人行荷载的力学模型 单人在桥上行走时 , 基于步行力的周期性 , 竖向
力和侧向力可用傅里叶级数的形式分别表示为[ 1] :
将引起桥面明显的可感振动 , 人与桥之间开始发生
强烈的相互作用 .由于行人对侧向振动较为敏感 , 当
振动影响其步行舒适性和平衡时 , 会下意识地随着
晃动并调整步伐 , 通常的方式是加大步伐的横向晃
动幅度和调整步伐而与振动同步调 .不同的行人将
以同样的方式调整步伐 , 即形成同步调行走 , 并产生
更大的步行激励 .由于该激励与振动同步 , 从而导致
收稿日期 :2010-10-09 作者简介 :钱 骥(1983-), 男 , 湖北省黄冈市人 , 博士生, 主要从事桥梁健康监测与振动控制研究 .E-m ail :qianji1983 @ .cn .
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。
人行桥人致振动特性分析与控制
人行桥人致振动特性分析与控制张兴波;邱文亮;郭子华【摘要】针对目前众多人行桥存在的人致振动问题,通过对人行激励作用机理的研究,利用高密度流动人群荷载模型,结合山西太古县某大跨人行桥工程设计实例,建立有限元分析模型进行瞬态时程响应分析,并对其人致振动时程响应结果进行舒适度评价,结果表明该大跨度人行桥中存在严重的人致振动问题,并证明设置TMD减振系统是控制人行桥振动响应的有效措施.【期刊名称】《山东交通学院学报》【年(卷),期】2010(018)004【总页数】4页(P44-47)【关键词】人行桥;人致振动;舒适度;TMD【作者】张兴波;邱文亮;郭子华【作者单位】大连理工大学,建设工程学部,辽宁,大连,116024;大连理工大学,建设工程学部,辽宁,大连,116024;大连理工大学,建设工程学部,辽宁,大连,116024【正文语种】中文【中图分类】U448.113近年来,城市化进程不断加快,城市人口迅速膨胀,城市交通成为制约一个城市发展的重要因素,为了保证城市主干道的道路畅通和行人的安全,通常在主干道上设置人行桥供行人通过。
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。
人行桥的自振频率与行人行走频率十分接近,极容易引起桥的共振,这不仅影响结构的安全和使用寿命,而且有可能超过人体的舒适度极限,从而影响人正常行走甚至引起行人恐慌[1]。
因此,对人行桥进行人致振动分析,根据其动力时程响应进行振动控制具有重大意义。
1 工程概况山西太古县某大跨人行桥为无背索拱塔双索面斜拉桥,桥梁全长 77.7m,桥面宽12.05～14 m,1#主梁为双向变截面钢箱结构,梁高为1.082～2.000m,宽0.700～2.335m,跨度为67.5m;2#主梁为变截面钢筋混凝土梁,下面与基础混凝土连接;全桥共有47道横梁,梁高0.623～2.400m,宽12.78～17.05m,呈鱼骨式布置在主梁两侧。
桥面板中心线在半径为 534m的竖曲线上,主桥布置如图 1所示,单位 mm。
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发表时间：2018-06-11T16:51:36.957Z 来源：《建筑模拟》2018年第5期作者：周兴林[导读] 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。
上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司上海 200092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。
《人行激励下步行桥竖向TMD减振分析》
《人行激励下步行桥竖向TMD减振分析》篇一一、引言随着城市交通的日益繁忙，步行桥作为连接城市各区域的桥梁之一，扮演着重要的角色。
然而，在人行激励下，步行桥容易产生竖向振动，这不仅给行人的舒适度带来影响，还可能对桥梁的结构安全造成威胁。
因此，针对人行激励下步行桥的竖向振动问题，本文提出了一种有效的减振方法——竖向调谐质量阻尼器（TMD）减振技术。
本文旨在通过理论分析和数值模拟，对TMD减振技术进行深入研究和分析。
二、TMD减振技术概述TMD减振技术是一种结构振动控制技术，其基本原理是通过外部附加的调谐质量阻尼器来吸收和消耗结构的振动能量，从而达到减小结构振动响应的目的。
在步行桥的竖向振动控制中，TMD可以通过调节自身频率和阻尼比，使之与桥梁结构的固有频率相接近，从而达到较好的减振效果。
三、模型建立与参数分析本文采用有限元软件建立步行桥的有限元模型，并在此基础上添加TMD减振装置。
通过对模型进行参数分析，包括TMD的质量、阻尼比、刚度等参数的调整，以找到最佳的减振效果。
此外，为了更加全面地了解TMD减振技术的性能，本文还分析了人行激励的频率、幅值等参数对减振效果的影响。
四、仿真结果分析通过数值模拟，本文对无TMD减振装置和有TMD减振装置的步行桥在人行激励下的振动响应进行了比较。
结果显示，在相同的人行激励条件下，TMD减振技术可以显著减小步行桥的竖向振动响应。
具体而言，TMD减振装置的加入可以有效地减小桥梁结构的峰值位移、峰值加速度以及动挠度等指标。
此外，通过对不同参数下的仿真结果进行分析，本文还发现TMD的调谐频率和阻尼比对减振效果具有重要影响。
在一定的调谐频率和阻尼比范围内，TMD可以发挥最佳的减振效果。
五、实际应用与效果评估为了验证TMD减振技术在步行桥中的应用效果，本文选取了一座实际的人行步行桥进行实地测试。
通过对比有TMD减振装置和无TMD减振装置的桥梁在人行激励下的振动响应数据，发现TMD减振技术在实际应用中同样具有显著的减振效果。
《人行激励下步行桥竖向TMD减振分析》范文
《人行激励下步行桥竖向TMD减振分析》篇一一、引言随着城市交通的快速发展，步行桥作为城市交通的重要组成部分，其安全性和舒适性越来越受到人们的关注。
然而，在人行激励下，步行桥往往会出现竖向振动，给行人和桥梁结构带来不利影响。
为了解决这一问题，本文提出了一种基于调谐质量阻尼器（TMD）的减振方法，并对其在步行桥竖向振动控制中的应用进行了分析。
二、TMD减振原理及在步行桥中的应用TMD是一种被动控制装置，通过调谐质量阻尼器的自然频率与主结构振动频率相接近，从而实现对主结构的减振作用。
在步行桥中，TMD可以安装在桥面或桥墩等位置，通过减小桥梁的竖向振动，提高行人的舒适度和桥梁的安全性能。
三、人行激励下步行桥竖向振动分析在人行激励下，步行桥的竖向振动主要由行人步伐频率、人数、行走速度等因素决定。
通过对步行桥进行动力分析，可以得出其竖向振动的频率和振幅。
在分析过程中，需要考虑行人激励的随机性和复杂性，以及桥梁结构的动力特性等因素。
四、TMD减振效果分析为了评估TMD在步行桥竖向振动控制中的效果，本文采用数值模拟和实验研究相结合的方法。
首先，通过建立步行桥的有限元模型，模拟人行激励下的竖向振动情况。
然后，在模型中加入TMD装置，分析其减振效果。
实验方面，可以在实际步行桥上进行TMD装置的安装和测试，观察其在实际运行中的减振效果。
通过分析和比较，可以得出TMD在步行桥竖向振动控制中的优势和局限性。
其优势在于能够有效地减小桥梁的竖向振动，提高行人的舒适度和桥梁的安全性能。
同时，TMD装置具有结构简单、安装方便、维护成本低等优点。
然而，其局限性在于对于特定的人行激励和桥梁结构，可能存在调谐困难、减振效果不理想等问题。
五、结论与展望本文通过对人行激励下步行桥竖向TMD减振分析的研究，得出以下结论：1. TMD作为一种被动控制装置，在步行桥竖向振动控制中具有较好的减振效果。
2. 人行激励是影响步行桥竖向振动的重要因素，需要通过动力分析来准确评估其振动情况。
大跨空间异形人行桥人致振动分析及减振方法研究
大跨空间异形人行桥人致振动分析及减振方法研究大跨空间异形人行桥人致振动分析及减振方法研究摘要：本文通过对大跨空间异形人行桥的人致振动进行分析和研究，探究了桥梁结构参数和人体步态特征对桥梁振动响应的影响，并提出了有效的减振措施。
首先，建立了异形人行桥的有限元模型，考虑了人体质量、步态特征以及桥梁结构的非线性影响，通过NUMECA软件进行人致振动分析。
针对分析结果，运用AMSIM软件对桥墩振动进行了仿真验证，结果表明桥梁振动主要受人体质量的影响，而且振动响应在某些频率范围内存在共振现象。
进一步，本文在沿桥方向和横向两个方向上针对不同振动模态提出了不同的减振方案，采用TMD和C45法进行了仿真验证和参数优化。
最终，通过对减振效果的测试和分析，确定了最佳减振方案，并对工程实践提出了有益的建议。
关键词：大跨空间异形人行桥；人致振动；减振措施；有限元模型；共振现象；TMD；C45法1.引言大跨空间异形人行桥由于其跨度大、桥型复杂等特点，其结构振动响应受人体行走激励的影响较大，会产生较严重的人致振动问题。
这种振动不仅会对行人的舒适性和安全性产生影响，还对桥梁结构的耐久性和稳定性产生不利影响。
因此，对大跨空间异形人行桥的人致振动进行分析和研究，提出有效的减振措施，具有一定的现实意义和应用价值。
2.大跨空间异形人行桥有限元模型建立及分析本文基于理论分析，建立了大跨空间异形人行桥的有限元模型，并考虑到了人体质量、步态特征以及桥梁结构的非线性影响。
然后，运用NUMECA软件进行了人致振动分析，得出了桥梁结构的振动响应曲线，并对不同频率下的共振现象进行了分析和研究。
结果表明，桥梁振动主要受人体质量及步态特征的影响，而且在某些频率范围内存在共振现象。
3.减振措施的研究针对分析结果，本文提出了不同的减振方案，包括针对不同振动模态的沿桥方向和横向两个方向的TMD和C45法。
其中，TMD利用动力学阻尼器消除主振动模态，C45法则是采用反馈控制技术，控制桥梁自由振动方式的变化，来达到减振的效果。
大跨度步行桥人行激励的TMD水平向减振
大跨度步行桥人行激励的TMD水平向减振作者：袁正国来源：《森林工程》2015年第02期摘要：大跨度步行桥在人行激励下的水平振动将引起行人不适和结构损坏，为了对大跨度步行桥人行激励水平振动进行减震控制，以某大跨度景观步行桥为例研究了人行激励的特征和步行桥的振动特性，以人行桥舒适度为目标进行了TMD控制设计，通过数值分析进行了减振控制研究。
研究结果表明，TMD质量比取1%～3%时有明显的减震效果，且TMD质量块越大，控制效果越好；TMD水平减振对大跨度步行桥人行激励引起的水平振动减震效果明显，位移和加速度控制效果分别达到21.3%和20.2%；MTMD的控制效果要比单个TMD的控制效果要好，但当数目超过5个时，随着TMD的个数增多，控制效果增加的并不明显。
关键词：步行桥；人行激励；水平振动；TMD；振动控制中图分类号：S 791；U 442 文献标识码：A 文章编号：1001-005X（2015）02-0154-05Abstract：The horizontal vibration of longspan footbridge by humaninduced loads will cause pedestrians discomfort and damage of the structure.In order to control the longspan footbridges horizontal vibration，the author studied the characteristics of the humaninduced loads and vibration characteristics with an example of a longspan footbridge，and conducted the TMD control design aiming at the comfort and research damping control by numerical analysis.The results showed that the vibration control effect was significant when TMD mass ratio ranged between 1% and 3%，and the larger the TMD mass，the better the control.The effect of TMD horizontal vibration was obvious，and the control effect of displacement was 21.3% and the control effect of acceleration was20.2%.The effect of MTMD control was better than TMD，but when the number of TMD was more than 5，the control effect was not significantly increased with the increase of TMD.Keywords：footbridge；humaninduced loads；horizontal vibration；TMD；vibration control随着经济、社会的迅猛发展，结构分析技术和施工水平的不断提高，各种新型高强度的材料广泛应用，新建桥梁中大跨度桥梁结构逐渐增多[1]。
大跨度人行桥梁的人致振动分析与减振设计
大跨度人行桥梁的人致振动分析与减振设计摘要：本次研究分析的主要对象是一座跨径102m钢结构斜拉人行桥，针对其人致振动理论，进行全面的分析和论述，并全面介绍动力设计方式，重点分析的主要内容在于人致震动。
在分析中引入Midas Civil有限元软件进行模拟，模拟的前提是人群随机步行状态和同步调效应，从而分析该桥的人致激励作用。
以最终的结论为基础，提出针对该桥要引入 TMD系统，发挥该系统的作用来控制振动，实现预期的减震效果。
关键词：大跨度人行桥梁；人致振动；动力设计；TMD减振1引言近几年来，我国越来越重视建设大跨轻柔人行桥，且修建的数量越来越多，而在修建过程中，急需要解决的问题就体现在分析其人致动原理，并且建立更加合理的设计方法。
本文介绍的人行桥全长694m，共六联，跨径布置为(35+35)+（53+64+53）+(35+35)+（52+102+36+36）+（2x30）+（3x30）m。
其中第二、四联为主桥部分，上部结构为桅杆式钢结构斜拉桥。
图1.1 人行桥效果图本文以第四联主跨102m的钢结构斜拉桥为例，主要分析了其人致动原理，同时研究了其动力设计方法，针对具体流程进行阐述。
2人致振动的基本原理2.1 行人是激振源根据Harper的研究【6】，在正常行走的过程之中，步行力时程曲线详情图2.1。
图2.1 正常行走时单步力三方向分量行人载荷和因为路面不够通畅而导致的车辆动载荷是有非常显著的差异的，对于前者而言，其主要特点有：1）周期性非常突出。
2) 窄带随机过程。
3) 人桥相互作用。
2.2 行人又是感受体针对所有的桥来说，完全让人感受不到震动是不可能的，而且也没这样的必要。
但是，我们要想办法将振动控制在合理的范围内。
根据有关研究情况来看，对以下三个要素而言，即速度，振动位移以及加速度，对人身心造成影响更突出的因素就是加速度。
2.3 人行桥人致振动的研究内容1) 建立单人步行力荷载的测量和数学模型。
《人行激励下步行桥竖向TMD减振分析》范文
《人行激励下步行桥竖向TMD减振分析》篇一一、引言随着城市交通的快速发展，步行桥作为城市交通的重要组成部分，其安全性和舒适性越来越受到人们的关注。
然而，由于人行激励的影响，步行桥在使用过程中往往会出现竖向振动问题，给行人和桥梁结构带来不利影响。
为了解决这一问题，本文提出了采用调谐质量阻尼器（TMD）进行减振的方法，并对其进行了深入的分析。
二、背景知识TMD是一种常用的振动控制装置，通过改变结构的动力学特性，达到减小振动响应的目的。
在步行桥的竖向振动控制中，TMD能够有效地减小人行激励引起的桥梁振动，提高行人的舒适度和桥梁的使用寿命。
三、问题分析在分析人行激励下步行桥的竖向振动问题时，需要考虑到人行荷载的随机性和动态性。
由于行人的步行频率、步速、步数等都具有随机性，使得桥梁的竖向振动问题变得更加复杂。
因此，本文提出采用TMD系统对步行桥进行减振控制，以解决这一难题。
四、TMD减振原理及设计TMD系统主要由质量块、弹簧和阻尼器组成。
当桥梁发生竖向振动时，TMD系统通过质量块与桥梁的相对运动，产生反向的惯性力，从而减小桥梁的振动响应。
在设计TMD系统时，需要考虑到桥梁的振动特性、人行荷载的特性以及TMD系统的参数等因素。
通过优化设计，使得TMD系统能够最大限度地发挥其减振效果。
五、TMD减振分析方法本文采用有限元分析和数值模拟的方法，对TMD系统的减振效果进行分析。
首先，建立步行桥的有限元模型，考虑到人行荷载的随机性和动态性，模拟出桥梁的竖向振动情况。
然后，在模型中加入TMD系统，分析其减振效果。
通过对比有无TMD系统的情况下，桥梁的振动响应情况，评估TMD系统的减振效果。
六、结果与讨论经过分析，本文发现TMD系统能够有效地减小人行激励引起的步行桥竖向振动。
在加入TMD系统后，桥梁的振动响应明显减小，行人的舒适度得到了显著提高。
此外，TMD系统还能够延长桥梁的使用寿命，减少维修和加固的成本。
然而，TMD系统的设计参数和布置位置对减振效果有着重要的影响。
景区大跨径人行索桥人致振动响应研究_可路
第30卷第11期2013年11月公路交通科技Journal of Highway and Transportation Ｒesearch and DevelopmentVol.30No.11Nov．2013收稿日期：2013－06－13作者简介：可路（1989－），男，陕西西安人，硕士研究生．（113261585@ ）doi ：10.3969/j.issn.1002－0268.2013.11.016景区大跨径人行索桥人致振动响应研究可路，王达磊，陈艾荣（同济大学土木工程学院，上海200092）摘要：大跨人行桥的结构频率往往落在行人步频敏感范围之内，这使得人致振动成为该类桥梁设计所需重点考虑的问题之一，人流密集的景区人行索桥更是如此。
以某座景区大跨径人行索桥为例，参考国外人行桥规范，基于不同行人同步率和人群密度下的4种人群荷载形式，应用直接共振理论选择典型竖弯和侧弯振型，通过有限元时程分析方法，计算获得不同荷载激励下主梁跨中的竖向和侧向加速度响应时程曲线。
比较分析得出：（1）结构峰值加速度响应在一定范围内与行人同步率成线性关系；（2）竖向锁定现象有可能发生在此类景区大跨径人行索桥；（3）现有国外人行桥规范的荷载取值不完全适用于此类高人流密度的景区大跨径人行索桥。
关键词：桥梁工程；人行索桥；空间有限元；人致振动；行人舒适度；锁定现象中图分类号：U448.11文献标识码：A文章编号：1002－0268（2013）11－0101－05Ｒesearch on Human-induced Vibration of Long-span Cable-supportedFootbridge in Scenic SpotKE Lu ，WANG Da-lei ，CHEN Ai-rong（School of Civil Engineering ，Tongji University ，Shanghai 200092，China ）Abstract ：The structure frequency of long-span footbridge often falls within the scope of pedestrian sensitive frequency ，which makes human-induced vibration become one of the key design considerations required for this kind of bridge ，especially for the footbridge in the crowed scenic spot．Based on a long-span scenic spot cable-supported footbridge ，with reference to foreign footbridge codes and using the direct resonance theory to select typical vertical and horizontal modes ，the vertical and horizontal acceleration time-history curves of girder mid-span are calculated by FEA time-history analysis method under 4kinds of crowd's form of load at different rates of pedestrian synchronization and population density．The result of comparative analysis shows that （1）in a certain range ，there is a linear relationship between peak acceleration response of the structure and the pedestrian synchronization rate ；（2）the vertical “Lock-in ”phenomenon may probably happen at the long-span footbridge in scenic spot ；（3）the load values in code of existing foreign footbridge is not completely suitable for such footbridges in the site of high population density．Key words ：bridge engineering ；cable-supported footbridge ；3D finite element ；human-induced vibration ；pedestrian comfort ；lock-in phenomenon 0引言渐趋质轻、大跨和纤柔的特点，使得人行桥的振动问题越发明显。
《人行激励下步行桥竖向TMD减振分析》范文
《人行激励下步行桥竖向TMD减振分析》篇一一、引言随着城市交通的日益繁忙，步行桥作为城市交通的重要组成部分，其安全性和舒适性越来越受到人们的关注。
然而，在人行激励下，步行桥的竖向振动问题日益突出，给行人和桥梁结构带来不利影响。
调频质量阻尼器（TMD，Tuned Mass Damper）作为一种有效的减振装置，被广泛应用于建筑、桥梁等结构的振动控制中。
本文以人行激励下的步行桥竖向振动问题为研究对象，对TMD的减振效果进行分析。
二、研究背景与意义步行桥在行人步行激励下产生的竖向振动问题，不仅会影响行人的舒适度，还可能对桥梁结构造成疲劳损伤。
因此，研究步行桥的竖向振动控制问题具有重要意义。
TMD作为一种有效的减振装置，能够通过调频和调阻来达到减小结构振动的效果。
因此，对TMD在步行桥竖向振动控制中的应用进行研究，有助于提高步行桥的舒适性和安全性。
三、TMD减振原理及模型建立TMD的减振原理主要是通过调频和调阻，使其与主结构形成反相位运动，从而消耗主结构的振动能量，达到减小振动的效果。
在建立步行桥竖向TMD减振模型时，需要考虑人行激励、桥梁结构、TMD装置等因素。
通过建立动力学方程，分析TMD对步行桥竖向振动的控制效果。
四、人行激励下步行桥竖向振动分析人行激励具有随机性和复杂性，因此需要对人行激励进行合理的模拟。
本文采用随机行走模型来模拟人行激励，通过对步行桥在不同人行激励下的竖向振动进行数值模拟，分析人行激励对步行桥竖向振动的影响。
同时，通过对比有无TMD装置的减振效果，评估TMD在步行桥竖向振动控制中的有效性。
五、TMD减振效果分析通过对人行激励下步行桥竖向振动的数值模拟结果进行分析，可以得出TMD的减振效果。
首先，TMD能够显著减小步行桥的竖向振动幅度，提高行人的舒适度。
其次，TMD能够延长桥梁结构的使用寿命，减少结构疲劳损伤。
此外，TMD的调频和调阻参数对减振效果具有重要影响，需要在实际应用中进行合理设计。
大跨度单索面曲线悬索桥人致振动舒适性及减振措施研究
世界桥梁2021年第49卷第3期（总第212期）World Bridges#Vol.49#No.3#2021（Totally No.212"72大跨度单索面曲线悬索桥人致振动舒适性及减振措施研究刘世忠】，于洪波2,陈斌】，陈缔欣3,傅立磊2(1.兰州交通大学，甘肃兰州730070；2.厦门市市政建设开发有限公司，福建厦门360060；3.厦门市市政工程设计院有限公司，福建厦门360060)摘要：随着桥梁美学和城市景观的追求以及新型轻质高强材料的运用，人行桥梁的跨度不断增大，基频不断降低，带来的人致振动问题也日益突出&以厦门山海健康步道节点二桥梁一一单塔单索面曲线悬索桥为背景，通过行人激励下人致振动响应，分析人致振动峰值加速度和侧向锁定及其临界人数，并对安装调谐质量阻尼器(TMD)减振方案进行参数优化。
结果表明：在人致振动竖向敏感频率范围内，即3Hz以内，共有19阶模态，且模态振型耦合现象严重，不仅有主梁与桥塔、主缆耦合振型，还有主梁竖向与侧向耦合振型；第10阶和第15阶人致振动加速度峰值分别为2.127m/s2、3.778m/s2，超出CL1级舒适性指标，第7阶临界锁定人数为236人，小于设计人数1235人;提出安装TMD并优化其基本参数，安装TMD后桥梁满足人致振动CL1级舒适性要求&关键词：人行桥；单塔单索面曲线悬索桥；人致振动；舒适性评价；调谐质量阻尼器；减振措施中图分类号：U44&11；U441.3文献标志码:A文章编号：1671—7767(2021)03—0072—061引言随着经济的日益发展，城市化进程的不断推进&为改善城市生态环境、提高交通运输效率、缓解日益增加的人流压力，人行桥起到了越来越重要的作用&基于城市景观要求的考虑，人行桥的造型更加新颖，同时跨度不断增加，大量新型轻质高强材料的采用使得桥梁自身刚度降低，进而造成基频降低，人致振动问题突出［13］，如：伦敦千禧桥关闭事件&通常人行桥的人致振动主要以竖向振动为主，但侧向振动有可能造成侧向锁定现象因此还应考虑侧向振动。
大跨越输电塔的结构优化分析
大跨越输电塔的结构优化分析郭惠勇;李小晶;李正良【摘要】为了研究和解决大跨越输电塔的优化设计问题,以结构截面、根开和腰部尺寸为设计变量,以结构质量为经济性优化目标,以结构各构件应力比差的平方和为等强度优化目标,提出了经济性等强度优化设计方案,建立了优化目标函数,并采用APDL语言编制了相应的优化程序,利用基于共轭梯度法的一阶优化算法对优化目标函数进行了求解.优化计算结果表明,经济性优化设计方案侧重于节省钢材,等强度优化设计方案则侧重于结构的等可靠性,而经济性等强度优化设计方案既可以满足工程的经济性要求,又可以适当提高结构的整体安全性.【期刊名称】《河海大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(038)001【总页数】5页(P93-97)【关键词】大跨越输电塔;结构;经济性优化设计;等强度优化设计;经济性等强度优化设计【作者】郭惠勇;李小晶;李正良【作者单位】重庆大学土木工程学院,重庆,400045;重庆大学土木工程学院,重庆,400045;重庆大学土木工程学院,重庆,400045【正文语种】中文【中图分类】TU761.3随着大型高压输电线路建设步伐的加快和电网向特高压的升级,对输电塔结构优化设计会提出更高的要求[1-5].特别是对于1000kV特高压跨越江河的大跨越输电塔,不仅要考虑其经济性要求,更要考虑其强度要求.为了使输电塔的建造经济、合理,钢材强度就必须大幅度提高,而改变钢材强度和结构构型,则需对现有设计进行优化.国内苏国柱等[6]基于ANSYS有限元软件,采用搜索准则优化方法对异型塔架结构的形状和杆件截面尺寸进行了优化研究,王藏柱等[7]采用广义变量近似方法,即原问题的解由近似问题解来逐步逼近的方法研究了塔架结构的形状优化问题,王坤等[8]采用简单遗传算法对输电塔结构进行了优化研究;国外Natarajan等[9-10]也对输电塔结构的优化问题进行了研究.这些研究主要基于经济性指标.本文首先分析了现有结构的经济性优化设计方案,然后以结构各杆件应力比差的平方和为优化目标,提出了输电塔结构的等强度优化设计方案,并以此为基础,提出了一种新的组合优化设计方案,即经济性等强度优化设计方案.输电塔结构优化是基于结构有限元模型进行优化的,优化结果与设计变量的选取有很大关系.输电塔结构优化的设计变量可分为结构截面尺寸设计变量和结构节点位移产生的形状设计变量.根据输电塔结构所采用的型钢(包括各种塔体主材、斜材、腹杆以及辅材中所有的不同截面尺寸的型钢)种类,可将结构截面尺寸设计变量设为多个设计变量,即将输电塔结构所采用的型钢种类归纳为多种截面尺寸的钢材;根据输电塔结构根开和腰部尺寸等各个节点的位移,可确定出结构节点位移产生的形状设计变量.状态变量包括结构的应力、稳定等效应力以及相应的位移,可选取状态变量作为约束变量.根据输电塔结构优化的设计变量和状态变量,本文提出如下3种优化设计方案.1.2.1 经济性优化设计方案1.2.1.1 优化目标函数经济性优化设计方案为最常用的优化设计方案,该方案以结构的质量为优化目标,其优化目标函数为式中:M——结构的质量;Lj,Aj,ρj——第 j个杆单元的长度、截面面积和材料密度;n——结构中单元的数目.1.2.1.2 约束条件应力约束条件式中:Nj——第 j个杆单元的轴心拉力或压力;σj——第j个杆单元的拉压应力;f——抗拉或抗压强度设计值.受压局部稳定约束条件式中:σj,st——第 j个杆单元的稳定等效应力;φj——第 j个杆单元的轴心受压杆件稳定系数.位移约束条件.一般以限制某个节点的位移作为位移约束条件,即式中:ui,u*——结构自由度i上的位移和相应的约束值——第j个杆单元在第i自由度上单位虚载作用下的内力;m——结构的总自由度数目.1.2.2 等强度优化设计方案等强度优化设计方案的目标是使结构的各种构件具有等可靠性,即使等强度指标Ies(equal-strength index)值最小,相应的目标函数为式中;ξi——第 i种型钢的应力比;N——型钢种类的数目.设某一输电塔中包含有N种型钢,这N种型钢由k种材料组成,则第i种型钢的应力比可定义为式中:σi,max——第 i种型钢的最大等效应力;fi——第 i种型钢材料的抗拉或抗压强度设计值.1.2.3 经济性等强度优化设计方案工程实践和理论分析表明,当输电塔结构截面尺寸不变且宽高比在一合适的范围内时,其根开和腰部尺寸的改变对结构内力的影响往往要超过对结构质量的影响,即改变根开及腰部尺寸,结构质量改变较小,而结构的主承力杆件的内力改变较大.因此,本文提出了经济性等强度优化设计方案.该优化设计方案的基本步骤为:(a)采用经济性优化设计方案进行初次优化,以获得截面设计变量以及根开和腰部尺寸等形状设计变量的优化初值;(b)在主要考虑形状设计变量的情况下,利用随机搜索方法对优化初值进行调整和筛选;(c)利用调整后的初值和式(6),在主要考虑形状设计变量的情况下,采用一阶优化算法进行二次优化.其中,(b)步骤是为了避免出现局部最优解.因为进行二次优化时,如果直接采用初次优化的形状设计值作为优化初值,则由于其本身是优化结果,虽然目标函数不同,但是仍极易陷入局部优化解,故利用随机搜索方法对初值进行调整和筛选.要进行优化问题研究,则需要进行参数化建模,即用设计变量作为参数建立模型.在构造参数化有限元模型时,需将各种截面尺寸型钢的截面变量构造为相应截面尺寸设计变量的函数,将塔身各个节点的坐标构造为形状设计变量的函数,以形成参数化的几何模型.设计变量可以初始化设定.初始化设定的设计变量可以根据现有输电塔结构的实际情况选取,也可以根据输电塔的初始设计选取或定义.这些设计变量的初值只是在优化计算开始时使用,在优化循环过程中会被改变.采用参数化建模后计算的结果应赋值给相应的参数.这些参数一般为状态变量.对于设计变量和状态变量,可以定义其最大值和最小值.本文采用一阶优化算法对截面尺寸和结构节点位移设计变量进行优化分析.该算法的每一步迭代都具有目标函数优化搜索和梯度计算的子迭代过程,所以该算法具有精度高但耗时长的特点.该算法对于多设计变量问题比较有效.其具体步骤如下: a.选取初值,进行有限元计算,得到目标函数和状态变量的初始值,构造搜索方向矢量p0:式中:Q——目标函数;x0——一组设计变量初值.b.利用差分法求解函数梯度,即利用Polak-Ribiere的递归公式[11]来构造搜索方向矢量 pj,进行一维搜索求解搜索步长 tj,求解新的迭代点xj+1.相应量的表达式为式中:xj——设计变量的第 j步迭代值;rj-1——递归系数,表达式为Polak-Ribiere 公式.c.收敛判别.每一优化迭代循环结束时,都要进行收敛判别.优化迭代满足收敛准则的要求时,则终止一阶优化迭代.收敛准则为式中τ为收敛误差.以晋东南—南阳—荆门线路上的某一跨江特高压输电塔为研究对象.该输电塔塔高181.8m,根开尺寸为39.06m,塔架由钢管组成,模型如图1所示,主支撑构件采用高强度Q345钢,辅材采用Q235钢,两塔间跨距为1650m,跨越塔与耐张塔间距为800m.优化时考虑钢管截面的厚度不变,半径减小.采用有限元软件中的APDL语言编制输电塔结构的参数化有限元程序,按照以上方法编制有限元程序.3种优化设计方案的计算结果如表1所示.图2给出了经济性优化设计方案结构质量的优化曲线.由图2可知,经35次迭代后目标函数的解收敛.从表1可以看出,该方案优化后的结构质量为536410kg,质量优化率为9.79%,这说明结构质量的优化效果相当明显.从表1还可以看出,结构的等强度指标偏大,特别是其主支撑材的最大应力比为96.52%,这说明结构支柱的应力储备较低.对塔架结构来说,主支撑材的破坏是致命的,常常会引起倒塔等严重事故,故结构主材应具有相对较高的应力储备,即主支撑材的最大等效应力比应相对较低.图3给出了等强度优化设计方案等强度指标的优化曲线,图4给出了该方案结构质量的优化曲线.由图3和图4可知,经51次迭代后目标函数的解收敛.从表1可以看出,该方案优化后的结构质量为582221kg,质量的优化率为2.09%,结构质量的优化效果较差,而优化后的等强度指标 Ies则有了较大的降低.从表1还可以看出,结构主支撑材的最大应力比为88.66%,对主支撑材来说,其优化结果也较好.该方案首先以经济性优化设计方案的计算结果作为初值,并采用随机搜索法对该初值进行调整,然后采用一阶方法进行二次优化,并选取等强度目标函数的最小值作为二次优化的初值.图5给出了该方案目标函数随机搜索曲线,该曲线反映了随机搜索过程.图6给出了该方案等强度指标的二次优化曲线,图7给出了该方案结构质量的二次优化曲线.由图6和图7可知,二次优化经7次迭代后就已收敛.从表1可以看出,该方案优化后的结构质量为556298kg,质量的优化率为6.45%,结构质量的优化结果相对较好,而优化后的等强度指标Ies也有了较大改善.从表1还可以看出,结构主支撑材的最大应力比为85.78%,说明结构主支撑材的优化结果也较好.从以上3种方案的优化结果可以看出:经济性优化设计方案更侧重于节省钢材,但其主支撑材的应力储备较低;等强度优化设计方案则侧重于结构构件的等可靠性,但其结构质量的优化结果较差;本文所提出的经济性等强度优化设计方案不仅对结构质量的优化结果较好,而且可使结构主材具有较好的安全可靠性.a.经济性优化设计方案更侧重于结构的经济性能,即可节省更多的钢材,但优化后结构主材的应力储备较低,故可靠性能一般.b.等强度优化设计方案则侧重于结构构件的等可靠性,即大多数杆件具有等强度性能,但其结构质量的优化结果较差.c.本文所提出的经济性等强度优化设计方案对结构质量的优化结果较好,且该方案可使结构具有较好的安全可靠性能.由于该方案不仅可以满足工程的经济性要求,还可以适当提高结构的整体安全性能,故推荐采用该方案进行输电塔结构的优化设计和分析.【相关文献】[1]邓洪洲,朱松晔,王肇民.大跨越输电塔线体系动力特性及风振响应[J].建筑结构,2004,34(7):25-28.(DENG Hong-zhou,ZHU Song-ye,WANG Zhao-ming.Study on dynamic behavior andwind induced vibration response of long span transmission line system[J].Building Structure,2004,34(7):25-28.(in Chinese)).[2]HIROSHI K.Wind tunnel test on 500kV transmission tower with solidwebbrackets[J].Journal of Wind Engineering,1994,58:54-60.[3]龚靖,贾瑞庆.薄壁钢管输电塔架风载响应研究[J].东北电力学院学报,1998,18(4):76-84.(GONG Jing,JIA Rui-qing.Study of wind load response to thin-walled steel tube transmission tower[J].Journal of Northeast China Institute of Electric Power Engineering,1998,18(4):76-84.(in Chinese)).[4]郭绍宗.国内外输电线铁塔的发展及展望[J].特种结构,1998,15(3):43-46.(GUO Shao-zong.Development and prospects of electric transmission tower both home and abroad[J].Special Structure,1998,15(3):43-46.(in Chinese)).[5]郭惠勇,李正良.大跨越高压输电塔线体系风致振动的研究与进展[J].河海大学学报:自然科学版,2008,36(1):106-111.(GUO Hui-yong,LI Zheng-liang.Advances in wind-induced vibration of long-span high-voltage transmission line system[J].Journal of Hohai University:Natural Sciences,2008,36(1):106-111.(in Chinese)).[6]苏国柱,王永焕,徐海翔,等.异型高耸塔架结构优化设计[J].工业建筑,2005,35(2):57-59.(SU Guo-zhu,WANG Yong-huan,XU Hai-xiang,et al.Structural optimum design of allotype high-tower[J].Industrial 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某大跨人行桥人致振动舒适性分析及减振设计郭志良
发表时间：2019-12-12T09:40:53.293Z 来源：《基层建设》2019年第25期作者：郭志良1 王继勋2 任荣明1
[导读] 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。
1.华蓝设计（集团）有限公司广西南宁 530011；
2.南宁市城市建设投资发展有限责任公司广西南宁 530000
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。
主梁断面外轮廓为矩形，采用单箱双室截面，拱腿断面外轮廓为矩形，采用单箱单室截面，截面高为2.2m、宽为3m，主桥跨径布置如图1所示：
分析得到本桥的振动基频为0.782Hz，对应振型为主梁的一阶侧弯。
我国目前在人行桥设计中采用的规范是《城市人行天桥与人行地道设计规范》（CJJ69-1995）[2]，该规范仅对人行桥竖向基频做了规定，即天桥上部结构的竖向自振频率不应小于3Hz，但未对人行桥侧向频率做规定。
根据国外最新修订的人行桥规范BS5400（BD/01）和EN 1990，从自振特性分析结果来看，本桥竖向振动振型第七阶及第十阶振型参与质量较小（分别为0.65%和1.42%），不起主导作用，因此竖向振动振型以第十一阶振型（参与质量34.6%）频率为竖向振型基频，对应频率为3.004Hz，未落入人行竖向荷载激励频率的范围（1.6~2.4Hz和3.5~4.5Hz），因此本文不再进行竖向人致振动舒适性评估。
本桥侧向振动基频落在侧向人行荷载步频范围（0.5~1.2Hz），因此有必要做人行侧向力的激励分析。
而且该人行桥的竖向振动和侧向振动在第十三阶振型开始存在不同程度的耦合，则竖向荷载也会引起的侧向振动。
1.3 人行舒适性评价指标
在研究人体振动舒适性的过程中，人们一直致力于建立某个振动指标与舒适性主观判断之间的关系，使振动舒适性能够得以量化。
在此过程中，位移、速度、加速度、加速度的时间导数等都曾被用作振动舒适性指标。
因为加速度容易测量，所以是目前最常用的舒适性指标。
法国公路和高速公路研究所规范SETRA建议的竖向振动及侧向振动加速度界限如表2所示。
室外人行桥的响应加速度一般采用如下的舒适性指标：竖向加速度一般可按最好的舒适性控制，即0.5m/s2；侧向为避免类似伦敦千禧桥的摇晃效应，侧向加速度一般需要按0.1m/s2控制。
当人群密度人群密度可取1.5人/m2时,桥上等效人数Np= =77人。
上述分析中由于行人振型质量均小于主桥振型质量，因此不需考虑行人质量对主桥固有频率的影响。
3 振动舒适性评价
由表4及表5可见，本桥在两种工况人群谐波荷载作用下所产生的最大共振加速度均超过了表2中规范规定的振动加速度限值。
当人群密度为0.444人/m2时，侧向振动加速度最大值可能会达到0.12ｍ/s2；当人群密度为1.5人/m2时，侧向振动加速度最大值可能会达到0.429ｍ/s2。
在一些特殊场合，如在重大节假日时可能会遭遇人流高峰，导致桥面人群密度超过预期。
尤其是在桥梁附近燃放烟火时，桥梁作为观赏烟火的理想场所，在短时间内会有众多游客聚集在桥面上，最大人群密度可能会达到3人/m2。
则相应的共振荷载作用下的共振加速度值也会明显增大。
因此，本桥在正常使用人行荷载作用以及最不利人行荷载作用下，可能会发生桥面振动过大，行人通行舒适性不佳的情况，所以有必要采取相应的减振措施。
4 桥梁减振设计 4.1人行桥减振方法
从结构自身考虑，对人行桥进行减振主要有两种方法，一种是频率调整法，另一种是阻尼减振法。
频率调整法是指通过调整结构刚度或质量来回避敏感范围内的频率，减小桥梁在人行荷载作用下发生共振的可能性，来达到振动舒适性的要求；阻尼减振法是指通过增加结构阻尼来减小桥梁在人行共振荷载作用下的振动。
附加阻尼是抑制振动行之有效的措施，已用于一些人行桥的动力减振设计和加固。
本文采用调频质量阻尼器（Tuned Mass Damper，TMD）系统进行桥梁减振控制，它属于结构被动减振控制体系的一类，由主结构和附加在主结构上的TMD组成。
4.2 TMD减振设计。