人行桥随机人行荷载下的振动分析及其舒适度评价的新方法
步行激励荷载作用下人行天桥的振动舒适性研究的中期报告
步行激励荷载作用下人行天桥的振动舒适性研究的中期报告一、引言人行天桥是城市交通建设中常见的构筑物，为市民提供了安全便捷的步行通道。
然而，随着城市交通的不断发展，人行天桥上步行活动频繁，荷载作用对其结构造成了一定的挑战。
本研究旨在探究步行激励荷载作用下人行天桥的振动舒适性，以提高天桥的安全性和使用体验。
二、背景介绍人行天桥作为城市交通基础设施的一部分，其主要功能是分离道路和步行者，提供安全的交通通道。
在实际使用中，人行天桥上步行活动频繁，人流荷载成为主要的激励荷载，其振动特性对行人的舒适性产生重要影响。
三、研究方法本研究采用数值仿真与实验相结合的方法，对人行天桥在步行激励荷载作用下的振动舒适性进行研究。
1. 数值仿真模拟通过建立人行天桥的有限元模型，并设定不同步行活动条件下的激励荷载参数，利用有限元软件对其进行数值仿真模拟。
通过观察人行天桥的不同部位的振动响应，分析其振动舒适性。
2. 实验测试在实际的人行天桥上设置传感器，测量步行激励荷载下的振动响应数据。
运用加速度计等设备记录人行天桥结构的加速度、速度和位移响应，以获取实际使用条件下的振动特性数据。
四、研究进展截止目前，我们已完成了数值仿真模拟和实验测试的第一阶段工作。
数值仿真模拟结果表明，当步行活动频率与天桥的固有频率匹配时，会出现明显的共振现象，振动幅值大，舒适性差。
实验测试结果显示，在实际使用条件下，人行天桥的振动舒适性存在差异，与设计参数、荷载条件以及结构特性有关。
五、下一步工作计划1. 完成数值仿真模拟与实验测试的第二阶段工作，收集更多的振动数据，探究人行天桥的振动特性。
2. 对收集的实验数据进行处理与分析，建立振动舒适性评价指标体系，以量化衡量人行天桥的舒适性水平。
3. 利用数值仿真模拟，优化人行天桥的结构设计和材料选择，提高其振动舒适性，并确保满足结构安全要求。
4. 结合实验测试和数值仿真的结果，进一步研究步行激励荷载作用下人行天桥的振动舒适性，为人行天桥设计和施工提供科学依据。
人行桥设计中的人体舒适度研究
人行桥设计中的人体舒适度研究随着城市化进程不断加速，人们对城市交通系统的需求也越来越高。
行人作为城市交通系统的主要组成部分，其出行质量和体验也越来越受到重视。
人行桥作为城市中重要的交通设施之一，其设计对于城市居民的出行体验和生活质量具有重要影响。
在人行桥设计中，人体舒适度是一个重要的考虑因素，如何提高人行桥的舒适性，使行人更加愿意选择人行桥作为出行方式，具有重要的研究价值和实践意义。
首先，人行桥的设计应考虑行人的身体需求和行为特征。
在人行桥的设计中，应考虑行人的身高、步行速度等因素，确定桥梁的高度和坡度，以使行人能够方便地步行。
此外，人行桥的通行能力也是一个重要考虑因素，设计时要充分考虑到不同时间段的人流量，合理设置出入口和通道，避免拥堵和安全隐患。
其次，人行桥的设计还应考虑气候因素。
在不同季节和天气条件下，人行桥的舒适性会受到影响。
因此，在设计人行桥时，应考虑气温、湿度、风力等气候因素，采取相应的措施，如设置遮阳设施、风雨挡等，保障行人在不同气候条件下的舒适性。
另外，人行桥的设计还应考虑周边环境因素。
人行桥的周边环境包括道路、建筑、绿化等，设计时应考虑这些因素对人行桥舒适性的影响。
例如，人行桥的地理位置、周边景观等都会影响行人的使用体验，设计时应尽量使人行桥与周围环境相协调，提高行人的舒适感。
此外，人行桥的设计还应考虑行人的安全和便利。
人行桥作为城市交通设施，其主要目的是方便行人的出行和提高交通效率。
在设计人行桥时，应设置明显的导向标识、安全设施等，确保行人在桥上能够安全通行。
此外，人行桥的设计还应考虑通行的便利性，如设置坡道、手扶梯等，方便行人上下通行。
总的来说，人行桥的设计应考虑行人的身体需求、气候因素、周边环境因素、安全和便利性等多个方面，以提高人行桥的舒适性和使用体验。
随着城市化进程的加速和人们对城市交通系统的需求不断增加，人行桥的设计将更加注重行人的舒适性和便利性，为城市居民提供更加便捷、舒适的出行方式。
浅谈人行悬索桥舒适度评估
浅谈人行悬索桥舒适度评估摘要：近年来，旅游景区随着国民经济进步不断建设。
将现代科学技术与美学融合为一体的人行景观索悬索桥在景区建设中越来越多，跨径越来越大、结构向复杂化发展。
在人行激励下大跨度柔性桥梁结构发生大幅振动容易导致行人不舒适觉，因此对于容易发生人致振动的桥梁要进行舒适度评估。
本文参考国内外人行桥设计标准，给出了通过周期函数模拟的行人荷载进行有限元时程响应分析，进而进行舒适度评价的实用方法。
关键词：人行桥；有限元；人致振动；行人舒适度；一、引言人行悬索桥是一种柔性结构，其结构固有振动频率较低，在行人、地面等外界荷载的激励下，桥梁容易产生较大的振动，这些振动会给行人带来不适感，行人在行走过程中产生紧张甚至恐慌心理，这将直接导致人行天桥结构的实用性降低。
人行舒适度的影响因素非常多，各国规范对舒适性指标的规定有很大差别，人行荷载的周期性特性明显，并且荷载频率明显，从本质上考虑人行桥振动属于动态谐波响应，从避免动态谐波共振的方向考虑：各国规范基本采用频率调整法，从结构振动结构上考虑：普遍采用动力响应分析法。
二、人行桥舒适度的方法（一）频率调整法：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覆盖的范围，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。
（二）动力响应分析法：实际桥梁结构的频率在不满足规范要求频率时，一些规范提出应该采用动力响应分析法：动力响应发通过分析桥梁结构在主动力作用下振动的最大响应来评估舒适度，确保最大响应小于舒适度界限值。
三、桥梁动力特性分析在进行舒适度分析时必须先分析悬索桥梁的动力特性，桥梁结构的自振特性分析是进行瞬态动力分析的前提，同时也反应了振动系统的固有属性。
通过模态分析能求出结构系统的各阶振型和频率。
结构的模态分析的计算从数学理论上来看，属于求解特征值和特征向量的问题。
在有限元的实现中有多种方法可以提取结构的模态，四、人行桥舒适度的评价流程1.建立有限元模型并进行静力分析2.模态分析3.确定行人荷载数学模型4.人行荷载作用下的动力时程分析5.人行桥舒适度评价五、总结总结阐述了人体振动舒适度评价研究领域的成果和现状。
人行天桥人致荷载模型与舒适度评价方法研究
人行天桥人致荷载模型与舒适度评价方法研究
任磊
【期刊名称】《工程设计与施工》
【年(卷),期】2024(6)2
【摘要】人行天桥结构的自振频率较低,人的走动、跑跳的频率重合很可能引发结构发生共振。
近年来结构的振动问题越来越成为结构分析、设计的焦点问题。
论文介绍了人行天桥舒适度分析的实用分析方法,阐述了国外相关规范与指南对人行天桥质量源、阻尼比以及荷载施加方法,依据其他国家相关规范与指南提出适宜人行桥的舒适度评价方法,并据此总结出人行天桥舒适度分析的实用性分析流程。
希望论文的设计评价方法可以为人行天桥舒适度时程分析提供有效的参考与借鉴。
【总页数】3页(P7-9)
【作者】任磊
【作者单位】北京科技大学基建管理处
【正文语种】中文
【中图分类】R47
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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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土木工程中的桥梁振动分析与改善
土木工程中的桥梁振动分析与改善桥梁作为重要的交通基础设施，承载着车辆和行人的重量，其结构安全性和稳定性对交通运输的顺畅性具有重要影响。
而振动问题是桥梁设计与施工过程中常见的关键问题之一。
本文将重点讨论土木工程中的桥梁振动分析与改善。
一、桥梁振动的类型及原因1.自然振动：桥梁作为一个巨大的弹性体，受到外界自然环境的作用时，会产生自然振动。
例如，地震、风力和水流等自然力对桥梁的振动产生显著影响。
2.人为振动：由于交通工具的行驶和行人的行走引起的振动也对桥梁的结构造成一定的影响。
尤其是在大桥上，车辆的高速行驶和集中负荷对桥梁的振动产生明显影响。
二、桥梁振动分析方法1.理论模型法：通过建立桥梁的动力学方程和运用相关物理原理，采用数学方法对桥梁的振动进行分析和计算。
该方法适用于简化、规则的振动分析。
2.有限元法：有限元法是目前最为普遍和有效的桥梁振动分析方法之一。
它将整个桥梁系统离散化为许多小单元，建立数值模型进行计算，并通过数值方法求解桥梁的模态振动和应力应变状态。
三、桥梁振动改善方案1.结构设计优化：在桥梁设计初期，根据桥梁的实际应用环境和条件，合理选择桥梁的结构形式和材料，以减少振动的发生。
例如，通过改善桥梁横断面形状、增加支座刚度和设置振动吸收器等方法来降低振动响应。
2.减振措施：对于已经存在振动问题的桥梁，可以采取减振措施来降低振动响应。
例如，在桥梁的关键部位设置阻尼器、调整振动频率等，以减少振动的幅值和对桥梁结构的影响。
3.维护管理：定期维护对于控制桥梁振动也起到重要作用。
通过桥梁的定期巡检、维护和加固，保证桥梁的结构稳定和安全性，降低振动问题的发生。
四、案例分析以某城市的一座大型悬索桥为例，该桥在通车后出现了较大的振动问题，对行驶的车辆和行人造成了不良的影响。
为了解决该问题，工程师采用了有限元法进行振动分析，并结合实际情况提出了以下改善方案：调整桥塔的刚度，增加桥墩的阻尼器，加固桥面结构等措施。
随机人群荷载激励下人行桥振动响应计算研究
随机人群荷载激励下人行桥振动响应计算研究随机人群荷载激励下人行桥振动响应计算研究摘要：人行桥是城市建设中重要的交通设施之一，其振动响应特性对于人行通行的舒适性和安全性具有重要影响。
本文通过建立随机人群荷载激励下的人行桥振动模型，探究桥梁的振动响应特性，并对其进行计算研究。
通过数值模拟和分析方法，得出了人行桥振动参数的统计规律，并提供了一定的设计参考依据。
1.引言人行桥作为城市中连接重要节点的交通设施，其结构对于行人的使用安全和舒适度至关重要。
然而，在人行桥的实际使用过程中，行人的随机行走引起的振动荷载会给桥梁结构带来不小的影响，因此需要对人行桥的振动响应特性进行深入研究。
2.人行桥振动模型的建立根据行人在桥面上的行走特点和力学分析原理，可以建立人行桥的振动模型。
考虑行人行走引起的随机荷载对桥梁结构的激励，采用有限元方法模拟桥梁的振动响应。
在模型中考虑桥面的刚度、阻尼和质量等重要参数，并将随机荷载作为输入。
3.人行桥振动响应的计算方法为了研究人行桥在随机荷载激励下的振动响应，采用动力时间历程分析方法。
首先，根据选择的随机行人荷载模型，生成符合要求的荷载时间历程。
然后，将荷载时间历程作为输入，利用动力分析软件进行人行桥的振动计算。
最后，根据计算结果进行进一步的分析和总结。
4.数值模拟结果与分析通过对不同荷载参数和行人流量的模拟计算，得到了人行桥的振动响应参数。
分析表明，行人流量的增加会导致桥梁的振动响应加剧，对桥梁结构的影响较大。
此外，随机荷载的频率特性对桥梁的振动响应也有较大影响。
在设计人行桥时，应尽量考虑行人流量和随机荷载的作用。
5.结论和建议本研究通过建立随机人群荷载激励下的人行桥振动模型，并进行了计算研究。
结果表明，随机荷载和行人流量对人行桥的振动响应具有重要影响。
因此，在人行桥的设计和施工中，应该考虑这些因素，并采取相应的措施来增强桥梁的安全性和舒适性。
本研究通过有限元方法模拟了人行桥在随机荷载激励下的振动响应，并进行了数值模拟和分析。
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。
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般 的公路桥 梁 而言更容 易产 生振 动 问题 。人 行桥 的主 要职 能决定 了导 致其振 动 的 主要 原 因是 由于 行人 行 走
激励 而产生 ， 而 ， 然 人行 桥 的振 动 反过 来 又会 影 响 行 人 的舒适 性甚 至 正 常行 走 ， 如著 名 的英 国伦 敦 卡 年 桥 正 在开放 当 日就 因人 致振 动 过 大而 一度 关 闭 ＿ 。任 何一 １ Ｊ 种结构 形式 的 人 行 桥 ， 只要 结构 本 身 及 使 之 产 生振 动
的振动 界限值 来判 定 ， 据 这 一判 定 方法 ， 数 评 价标 根 多
准都 规定 了若 干 振 动等 级 来 描 述 人 的主 观 反 应 ， 者 或 直 接得 到 了某 一振 动 对行 人 而言 属 于 “ 适 ” 者 “ 舒 或 不 舒适 ” 。基 于烦 恼率 的振 动 舒 适 度 评 价 方 法 摆 脱 了这 刀 切 的 模 式 ， 一 种 新 的 、 科 学 的 舒 适 度 评 价 是 更 方法 。
是 ／的期望 值 和 人对 振 动 感 受 的 变异 系 数 。式 （ ） ２ ， ２ 的 物 理意 义是 ， 在一个 加 速度 为 的振 动作 用 下 ， 由于人 感受 性 的差异 ， 同 的人 感 受并 不 一 样 ， 不 人们 实 际感 受 的是一个 加速 度 相 当 于 ／的振 动 刺 激 作 用 ， 些 感 受 ２ ， 这 到 的刺 激虽 然 彼此 不 同 ， 是 总 的统 计 平 均 仍 然 是 一 但 个相 当于 的刺 激作 用 。考 虑 到模 糊 性 和 随机性 的分
Ａｘ ＝∑ｖｏ∑ｖ（ ＝ ） （） （＝） ｉ／ ｉｘ ｉ‘ ｎ ｐ Ｉ １ 『
式 中 ， ＝ｉ是第 个振动 强度 下 的烦恼 率 ；ｉ Ａ（ ） ｎ是该 振 ｊ
动强 度下第 种 主观 反 应 的人 数 ； 第 种 主观 反 应 是
合 效应 ， 其本 身 就 具 有不 确 定 性 ； 次 ， 其 随着 人 行 桥 的
的概 念隶属 度 ；１ 主 观反 应 的等 级 数 ； Ｏ １是 ７ ， ∑ｎ￣ 振 动 是该
强度 下 的统计 总人 数 。Ｐ ：ｉ ）＝ｎ ｎ 反 映 了不 （ Ｉ ｊ 同人感 受 程 度 的 差 异 ， 现 了 人 对 振 动 感 受 的不 确 体
定性 。
适 度量化 指标 ， 出 考虑 人 行 桥 竖 向与 侧 向耦 合 振 动 提 时 的综合评 价方 法 ， 补 了传 统 的关 于 人 行 桥 振 动 舒 弥 适度 评价方 法 的不足 。通 过模 拟 人 行 随机 荷 载 激励 对 人行 桥进行 了人 致振 动 时程分 析 并 对其 舒 适 度进 行 评 价 ， 出可 行 的减振措 施并 预测 减振效 果 。 给
柔性化 ， 行人 行 走 激 励 往往 产 生结 构 竖 向 与侧 向振 动 的耦合 ， 仅对 某 一 方 向振 动 舒 适 与否 的判 断往 往 不 能
代表整体 。本 文首先 利 用 已有 的建 立 在 心理 物 理 学方
法 之上 的烦恼 率 模 型 以及 传 统 的 人行 桥 振 动舒 适 度评 价标 准 ， 立适 合 于评 估 人 行 桥 振 动 烦 恼 率 的舒 建
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第２ ７卷第 １ 期
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人 行桥 随机 人 行 荷载 下 的振 动 分析 及 其舒 适 度评 价 的新 方 法
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中 图分 类号 ：Ｕ ４ ． １ ４８ １ 文 献 标 识 码 ：Ａ
目前 ， 随着新 型结 构 材料 、 构 体 系和更 为复 杂 的 结
结构 形式不 断 应 用 到 人 行桥 中 ， 行 桥这 种 结 构 已经 人 向着 轻柔 、 观 、 美 大跨 度 的方 向发 展 ， 使 其 相 对 于 一 这
１ １ 烦恼 率的 基本概 念与 计算 方法 ．
烦恼率 反 映 了在 某 一 振 动 作 用 下 ， 生 烦 恼 反 应 产 或者 是感 到振 动 不 可接 受 的人 数 占统计 人 数 的 比例 。 在考 虑 到振动 主 观反 应 判 断 的 模 糊性 以后 ， 据 集 值 根 统计 方法 和烦 恼 率 计 算 方 法 ， 散 分 布 情 况 下 烦 恼率 离 的计 算公 式为 ＿４： ２ － Ｊ
东 孙翠华 ，
２ ０９ ） ０ ０ ２
２ ０７ ；． ００ ２ ２ 同济大学 结构工程与 防灾研究所 ， 海 上
摘 要 ：利用已有的建立在心理物理学方法之上的烦恼率模型以及传统的人行桥振动舒适度评价标准， 建立适合
于评估人行桥振动烦恼率 的舒适度量化指标 ， 出了考虑人行 桥竖 向与侧 向耦 合振动 时的综合评价方 法 ， 补了传统 的 提 弥 关 于人行桥振动舒适度评价方法的不足 。通过模 拟人行随机荷载激励对 人行桥进 行 了人致振 动时程分析并对其 舒适度 进行 了评价 ， 给出可行的减振措施并预测减振效果 。这对今后 人行 桥人行荷 载模拟 、 人行桥振动舒适度 评价 以及 防振减 振研究都具有参考借鉴意义 。 关键词 ：人行桥 ； 舒适度评价 ； 随机人行荷载 ； 减振措施
ｍ
． ．
的激振 力满 足 一 定 的条 件 都 会 发 生 振 动 ， 是这 一 振 只
动或 大或小 ， 目前 往 往用 舒 适 度 指 标 将 人 行 桥 的振 动 程度转 化为对 行人 舒适 与 否 的评 价 。但 这种 评 价 方式 尚有未 能很好 解决 的问 题 ， 首先 ， 人对 振 动 的感 受 是人 的生理 和心理 机能 对振 动 的客 观 感知 和 主 观判 断 的综