某人行天桥跳跃荷载下振动分析与测试
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。
东单路口北侧人行天桥振动测试
地铁5#线沿线桥梁（东单路口北侧人行天桥）振动测试报告编写：审核：批准：北京市市政工程管理处桥梁通道工程管理所2005-12-1东单路口北侧人行天桥振动测试一、工程概况东单路口北侧人行天桥（银街）的主体结构为一跨简支三室封闭钢箱梁，主桥平面成“工”字形。
主桥跨度52m，桥面宽3.0m，梯道宽2.0m，桥下净高4.5m，桥面铺塑胶，桥梯为简支钢箱梁加钢踏步板，桥梯面及平台铺塑胶。
主墩和梯墩为带盖梁的钢管砼“T”形墩柱，主墩、梯墩及梯脚基础均为桩基础，支座采用板式橡胶支座，全桥栏杆扶手为不锈钢扶手，立杆横杆采用细不锈钢管。
主墩及梯墩上设抗震锚栓，梯脚基础上设有抗震挡。
钢结构所有外露不连续地方均采用钢管封包，所有钢结构的外露表面做金属喷涂处理。
该天桥由北京市专业设计院设计，施工单位为北京市市政工程机械公司，竣工日期为1999年9月。
东东单路口北侧人行天桥平面图（尺寸单位：cm ）天桥现状图北二、桥梁振动试验2.1 检测内容及目的由于有行人反映该桥在人群行走过程中，桥体发出异常，为查明原因，对该桥进行动测试验，测定自振频率及跨中处最大振幅判定该桥的实际刚度，通过动态检测资料的对比，有效地判断桥梁安全度的变化动态。
2.2 测试环境天气情况：晴风力：四级温度：2℃2.3振动试验测点布置东单路口北侧人行天桥为全钢结构的人行过街天桥，本次试验于跨中处分别布置水平方向和竖直方向两个测点，如下图所示。
说明：红色代表水平方向测点，蓝色代表竖直方向测点测点布置示意图2.4 测试工况介绍工况一：在自然状态下采集桥梁振动信号，时间：1分钟；工况二：在自然状态下采集桥梁振动信号，时间：1分钟；工况三：四人在跨中同时起跳采集桥梁振动信号，时间：1分钟。
2.5 数据分析2.5.1 工况一竖向测点时域波形及功率谱工况一竖向各测点频率和阻尼比2.5.2 工况一横向测点时域波形及功率谱工况一横向各测点频率和阻尼比2.5.3工况二竖向测点时域波形及功率谱工况二竖向各测点频率和阻尼比2.5.4工况二横向测点时域波形及功率谱工况二横向各测点频率和阻尼比2.5.5工况三竖向测点时域波形及功率谱工况三竖向各测点频率和阻尼比2.5.6工况三横向测点时域波形及功率谱工况三横向各测点频率和阻尼比三、振动试验的结果评定1、桥梁动态频率振动试验测得该桥：竖向一阶自振频率平均值为1.855HZ，阻尼系数平均值为1.95%，最大振幅为3.05mm。
某钢结构人行天桥的动力性能测试与评价
２ １ 加 速度 响应及 频谱 ．
利用通行 车流 的环境激励作用 ， 由桥面跨 中竖 向加 速度 响应
Ｑ４ ｑ ， ３ ５ ｅ钢 其余 部 位 均 采 用 Ｑ ３ ｑ 。设 计 荷 载 为人 群 荷 载 ２ ５ ｃ钢
４． Ｎ／ ０ ｋ ｍ２ 地震动 峰值加速度为
，
０ ０ ｇ ．５ 。
时程及其频谱结构测试结果 ， 在环境激励下 桥面竖 向振 动响应 主
振动响应 主要 以一 阶振 型和二 阶振型为主 。 在两个行 人以正常速度行走通过 桥面 的激 励下 ， 由桥面跨 中 竖向加速度响应时程及 其频谱结 构 ， 双人 行走激励 下桥 面竖 向 在 振动响应主要 以一阶振型和二阶振 型为主。 在单人位于跨 中区域桥 面跳 跃的激励下 ， 由桥 面跨 中竖 向加
某 钢 结 构 人 行 天 桥 的 动 力 性 能 测 试 与 评 价
刘 树 林
（ 州 军 区 空 军 后 勤部 ， 东 广 州 广 广 ５ ０７ １０ ０）
摘
要： 针对钢结构人行天桥的动力特性和振动响应问题 ， 结合 工程案例进行 了动 力性能测试与评价 ， 细介 绍 了测试仪 器、 点 详 测
振频 率 ３ｋ ｚ Ｄ ２ （ ／ ／ Ｈ 。Ｙ －５ Ｘ ＹＺ三 向 ） 传感 器技术 指标 ： 量极 限 测 ３ ０ｍｓ 频 率范围 ０ １Ｈ 一 ０ ， ５ 一， ． ｚ ５ ０Ｈｚ横向灵敏度分别小于 ２ ３ ， ．％
１７ 和 ５ Ｏ ， ．％ ．％ 安装 谐 振 频 率 ２ｋ ｚ Ｈ 。
要 以一 阶振型 和二 阶振型为主 。
由于该人行天桥在正常使用过程 中振感 比较 明显 ， 为判 断该 桥的基本振动特性 ， 了解 该桥 的振动 规律 和实 际工 作状态 ， 检验 其动力性能及正常使 用状 态是否 满足设 计文件 和相 关规 范的要
大跨径人行天桥静、动载试验检测与评价分析
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａ ｔ ｔｃ ａ ｄ ｄ ａ ｉ ｏ ｄ ｔ ｓ ｘ ｍ ｉ ｔｏｎ ｆ ａ ｓｒ ｃ ： ｓ ａ ｉ ｎ ｙｎ ｍ ｃ ｌ ａ ｅ ｔ ｅ ａ ｎａ ｉ ｏｒ Ｃｈ ｎｇ’ｎ Ｕ ｎｉ ｅ ｓｔ ｄｅ ｔ ｉ ｎ Ｂｒｄ ａ ｖ ｒ ｉｙ Ｐｅ ｓ ｒａ ｉ ｇｅ
Ｅｘ ｍ ｉ ｔｏ ｎｄ Ｅｖ ｌ ａ ｉ ｎ Ａｎａ ｙ ｉ ｆ Ｓ ａ ｉ ｎｄ Ｄｙ ｍ ｉ ａ ｎａ ｉ ｎ ａ ａ ｕ ｔｏ ｌ ｓｓ ｏ ｔ ｔｃ ａ ｎａ ｃ Ｌｏ ｄ Ｔｅ ｔｆ ｒ Ｌｏ ｇ ｓ ｎ Ｐｅ ｅ ｔ ｉ ｎ Ｂｒ ｄｇ ａ ｓ ｏ ｎ — ｐａ ｄ ｓ ｒ ａ ｉ ｅ
ｗａ ａ ｒｅ ｕｔ Ｉ ｖ ｅ ｏ ｔ ｅ ｔ ｕｃ ｕｒ ｌ ｈａ ａ ｔ ｒｓ ｉ ｆ ｅ ｅ ｔ ｉｎ ｒｄｇ ａ ｈｅ ｅ ｕｌ ｆ ｓ ｃ ｒ ｉｄ ｏ ． ｎ ｉ ｗ ｆ ｈ ｓ ｒ ｔ ａ ｃ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｏ ｐ ｄ ｓ ｒａ ｂ ｉ ｅ ｎｄ ｔ ｒ ｓ ｔ ｏ
ｗａ ｓ ａ ｌｓ ｅ ｓ ｄ ｏｎ ｓ ｒ ｔ ａ ａ ａ ｅ ｅ ｔｏ ｎｄ ｂｅ ｒｎｇ ｃ ｐａ ｉｙ ｅ ａ ｕａ ｉ ｎ ｔ ｏ ｙ，ａ ｓ ｅ ｔ ｂ ｉ ｈ ｄ ｂａ ｅ ｔ ｕｃ ｕｒ ｌｄ ｍ ｇｅ ｄ ｔ ｃ ｉ ｎ ａ ａ ｉ ａ ｃ ｔ ｖ ｌ ｔｏ ｈｅ ｒ ｎｄ ｔ ｅ ｔ ｅ ｍ ｉ ａ ｉ ｎ ｓ ｈｅ ｅ ｏ ｔ ｔｃ ｎｄ ｄ ａ ｉ ｏａ ｓ ｄｅ ｉ ｎｅ ｈｅ ｔ ｓ ｘａ ｎ ｔｏ ｃ ｍ ｆ ｓ ａ ｉ ａ ｙｎ ｍ ｃ ｌ ｄ ｗａ ｓ ｇ ｄ． Ｍ ｅ ｎ ａ ｗｈｉｅ，ｔ ａ ｉ ｌ ｈｅ ｂｅ ｒｎｇ ｃ ｐ ｃｔ ｎ ｅ ｕｒｔ ｖ ｌ ａ ｉ ａ ａ ｉｙ ａ ｄ ｓ ｃ ｉｙ ｅ ａ ｕ ｔｏｎ，ｔ ａ ｔ ｘａ ｉ ａ ｉ ｎ ａ ｌ ｓ ｔ ｍａ ｅ ｄ ａ ｎｏ ｉ ｏ ｅ ｓ ｈｅ ｈｅ ｌｈ ｅ ｍ ｎ ｔｏ ｓ ｗｅ ｌａ ｈｅ ｄａ ｇ ｉ ｇ ｓ ｓ ｐｒ ｃ ｓ
某人行天桥外观质量及荷载试验检测报告
某人行天桥外观质量及荷载试验检测报告1工程概况某人行天桥，桥梁上部结构为1跨35.7米等截面简支钢箱梁，梁高1.5米。
主桥及梯道均采用预制吊装钢箱梁结构，桥墩采用满灌混凝土钢管柱，主桥基础为桩基础，梯道基础为扩大基础。
钢箱梁采用Q235B钢材，人群荷载：5kN/m2。
2检测内容2.1 结构外观检测结构外观检查主要以目测为主，并辅助一定的检测工具（钢卷尺、裂缝测宽仪等）；主要内容包括：（1）桥梁上部结构：主要查看桥梁构件是否变形、局部是否损坏；（2）桥梁下部结构：主要内容包括支座、墩台有无剥落等病害，墩台顶面是否清洁和是否漏水等病害；（3）附属结构体系检查：主要包括桥面铺装、护栏排水系统的检查。
2.2 静载试验本次静载试验选取第1跨，全桥共1跨进行试验检测评定，主要测试主梁相应正弯矩截面在相应控制荷载作用下的变形以及应力情况。
试验的主要测试项目有：（1）对应截面的挠度、应变测试；（2）对主梁相应截面观察可能发生的裂缝并检测其发展情况。
2.3 动载试验动荷载试验是为了测定桥梁结构的自振特性或在动力荷载作用下的受迫振动特性，通过动载试验评定该桥的行人性能以及行人安全和舒适度，本次主要测试内容有：（1）桥梁的自振性能：基频。
3 结构外观检测3.1 外观检查试验前对全桥外观质量进行了检查，并对挠度测点和控制试验断面进行了标记。
经检查发现该桥无明显病害。
4 静载试验桥梁静力荷载试验主要是通过测量桥梁结构在静力试验荷载作用下的变形和内力，比较桥梁结构的实际工作状态能否满足设计荷载作用下正常使用要求。
测定项目及内容为桥梁控制截面挠度以及箱梁控制截面应变或应力等。
4.1 加载工况龙里西关坡人行天桥共1个工况：工况Ⅰ：第1跨1-1截面在最不利人群荷载作用下的最大正弯矩效应；4.2 试验荷载效率及载位布置经计算，荷载试验方案确定由设计荷载（人群荷载）控制，加载时采用水箱注水均布荷载加载。
水箱大小为：18×3×0.7m。
桥梁动载试验方法测试和分析[详细]
![桥梁动载试验方法测试和分析[详细]](https://img.taocdn.com/s3/m/8a70c72a51e79b89680226bc.png)
突然卸载法是在结构上预先施加一个荷载作 用，使结构产生一个初位移，然后突然卸去荷载， 利用结构的弹性使其产生自由振动。
为卸落荷载，可通过自动脱钩装置或剪断绳 索等方法，有时也专门设计断裂装置，即当预施 加力达到一定数值时，在绳索中间的断裂装置便 突然断裂，由此激发结构的振动激振装置，对桥梁结构 施加激振力，使结构产生强迫振动，借组于共振 来确定结构的动力特性。
般从响应小的开始测试，即地脉动—跑车—跳车。 （2）跑车试验时要较准确控制试验车辆的车速
（20,40,60km/h）。 （3）每次测试后，进行频谱分析，检查数据是否正常，
比较实测频率与理论计算值是否相符。 （4）试验进行过程中，不要触动测试元件及测量导线，
以免引起读数的波动。 （5）试验完成，回收测试导线，拆除棚帐，清理现场。
行测量。 • 动位移：可得出桥梁的动力冲击系数，它是衡量
桥梁结构整体刚度的主要指标。 • 加速度：反映舒适程度，过大引起不适。
通常用加速度传感器，或用位移传感器。
动应变和动位移的测定：如下图，可通过布置动 态应变仪或位移传感器测出应变时程曲线或位移时 程曲线。 通过位移时程曲线可以求出固有频率、冲 击系数和阻尼比等。
yj
• 二、频域分析（略） • 三、桥梁结构动力性能的分析评价
比较桥梁结构频率的理论计算值与实测值， 如果实测值大于理论计算值，说明桥梁结构的实 际刚度较大，反之则说明桥梁结构的刚度偏小， 可能存在开裂或其它不正常现象。一般地，在进 行理论计算时，常常会做出一些假设，忽略了一 些次要因素，故理论计算值要大于实测值。
2）静载试验阶段 在预载后，先作两次或三次加载、卸载循环的静载试
验，每级荷载值取最大荷载的20％，分五级加载。在 加载过程中，当分级加载经过荷载最小值时，应增设 一个级次。对于允许出现裂缝的试件，应在临近开裂 阶段加密荷载分级。
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 １ ４ ，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
TMD对钢结构人行天桥的振动控制研究的开题报告
TMD对钢结构人行天桥的振动控制研究的开题报告一、研究背景人行天桥是城市交通建设中重要的一环，为行人提供了安全、便利、快捷的通行条件。
但是，随着城市建设的不断发展，人行天桥的形式越来越复杂，结构也越来越高大、重量也越来越大。
在某些条件下，人行天桥可能会受到风荷载、行人荷载等外力的作用，导致其产生振动，严重时甚至会产生共振，影响行人的行走稳定性和行走舒适度。
因此，在设计人行天桥时需要考虑其振动控制问题。
二、研究目的本课题旨在通过研究钢结构人行天桥的振动控制技术，提高人行天桥的抗振能力和行人行走的安全性和舒适度。
具体目标包括：1. 研究并分析人行天桥的受力特点和振动特性。
2. 探讨目前钢结构人行天桥振动控制技术的现状和发展趋势。
3. 针对人行天桥的振动问题，研究并设计适合的振动控制方案。
4. 通过模拟实验验证所设计方案的控制效果和实用性。
三、研究内容1. 分析人行天桥的受力特点和振动情况。
2. 调研目前常用的钢结构人行天桥振动控制技术和方法。
3. 研究与分析多阻尼器 (TMD) 技术在人行天桥振动控制中的应用。
4. 根据多阻尼器技术，在钢结构人行天桥上设计合适的振动控制方案。
5. 设计实验方案，验证所设计方案的控制效果和实用性。
四、研究方法1. 通过理论分析和数值模拟研究人行天桥的振动特性。
2. 调研各种钢结构人行天桥振动控制技术和方法，收集并分析相关文献资料。
3. 运用多阻尼器 (TMD) 理论，将其应用到人行天桥的振动控制中。
4. 针对不同的桥梁结构和环境条件，设计适合的振动控制方案。
5. 通过仿真、试验等多种手段验证所设计方案的效果和可行性。
五、预期结果1. 全面分析钢结构人行天桥的受力特点和振动特性，阐明其振动产生原因和影响因素。
2. 深入探讨目前常用的人行天桥振动控制技术和方法，比较其优缺点。
3. 在多阻尼器 (TMD) 理论的基础上，结合实际工程情况，设计出针对人行天桥的振动控制方案。
4. 通过仿真实验和现场实验验证所设计方案的控制效果和实用性。
桥梁检测中的振动分析及应用的开题报告
桥梁检测中的振动分析及应用的开题报告一、研究背景及意义桥梁作为重要的交通基础设施之一，承担着连接两岸的重要作用。
然而，在桥梁使用过程中，由于自然环境、车辆荷载以及长期使用等原因，桥梁的结构和性能都可能会受到不同程度的影响，进而对桥梁的安全性和使用寿命造成威胁。
因此，及时进行桥梁的检测和评估，对于保证桥梁的安全运行具有至关重要的作用。
振动分析技术作为一种非破坏性检测技术，在桥梁的检测和评估中得到了广泛的应用。
通过振动分析技术，可以获得桥梁的结构动态响应特性，进而评估桥梁的健康状况、结构可靠性以及结构损伤情况，有助于及时发现桥梁的问题并采取有效的措施保证桥梁的安全运行。
二、研究内容和方法本文将以桥梁振动分析为研究对象，从以下几个方面展开研究：1.桥梁振动分析的原理和方法介绍桥梁振动分析的原理和方法，包括加速度传感器、激光测距仪等设备的使用方法和数据采集技术，分析振动信号的特征和处理方法等。
2.桥梁结构动态响应分析利用振动分析技术，对不同类型的桥梁进行结构动态响应分析，获得桥梁的振动特性和频谱响应曲线，分析桥梁的振动特点和性能。
3.桥梁损伤诊断和评估基于振动分析技术，研究桥梁受损情况下的动态响应特性，通过分析桥梁受损的振动特征来判断是否存在结构损伤并进行评估，进一步为桥梁的维护和管理提供依据。
4.应用案例分析以某座桥梁为例，进行实地数据采集和振动分析，结合桥梁的设计参数和历史记录，对桥梁结构的健康状况进行评估，并给出相应的建议和措施，为桥梁的维护和管理提供科学依据。
三、预期目标和意义通过本文的研究，预期达成以下目标：1.了解桥梁振动分析技术的特点和应用范围，掌握相关的原理和方法，并了解国内外桥梁振动分析技术的发展状况。
2.深入研究桥梁结构的动态响应特性，探索桥梁振动特征和频谱响应曲线对桥梁的评估和维护的影响。
3.基于振动分析技术，研究桥梁损伤诊断和评估的方法和手段，为桥梁维护和管理提供科学依据。
4.针对某座桥梁进行实地应用，对桥梁的结构健康状况进行分析和评估，提出相应的建议和措施，为桥梁的长期安全运行提供保障。
钢结构人行天桥的振动分析与控制
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Hans Journal of Civil Engineering 土木工程, 2018, 7(3), 303-312Published Online May 2018 in Hans. /journal/hjcehttps:///10.12677/hjce.2018.73035Vibration Analysis and Field Test of aFootbridge under Human Jumping LoadChanghui Cui1, Zhiqiang Zhang1,21School of Civil Engineering, Southeast University, Nanjing Jiangsu2Key Laboratory of Concrete and Pre-Stressed Concrete Structures of the Ministry of Education, SoutheastUniversity, Nanjing JiangsuReceived: Mar. 15th, 2018; accepted: Mar. 28th, 2018; published: Apr. 4th, 2018AbstractBy combining the methods of field test and finite element analysis, vibration under human jump-ing load of a footbridge in Nanjing was studied, and tuned mass dampers (TMD) were used to con-trol vibration and carry out comfort design. A three-dimensional finite element model of the structure was developed by ANSYS software for modal analysis and dynamic time-history analyses with different human jumping loads before and after the installation of TMD. Ambient vibration tests were conducted to get the dynamic properties of the structure, and the actual acceleration responses of the structure under single person and multiple people jumping with and without TMD were compared. The research indicates that the first vertical frequency of the original struc-ture is less than 3 Hz, and the vertical maximum acceleration exceeds the threshold value of the code; after the installation of TMD, the acceleration is reduced obviously, and TMD can effectively control human induced vertical vibration of the bridge.KeywordsFootbridge, Dynamic Properties, Dynamic Response Test, Vibration Serviceability, TMD某人行天桥跳跃荷载下振动分析与测试崔常慧1，张志强1,21东南大学土木工程学院，江苏南京2东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室，江苏南京收稿日期：2018年3月15日；录用日期：2018年3月28日；发布日期：2018年4月4日崔常慧，张志强摘要采用有限元分析与现场测试相结合的方法，研究南京某人行天桥在人跳跃荷载下的振动问题，并选取调谐质量阻尼器(TMD)进行振动控制和舒适度设计。
利用ANSYS软件建立结构三维模型，进行模态分析及不同跳跃工况下减振前后桥面动力响应时程分析；对实际结构进行环境激励下的动力特性测试，对比分析减振前后单人、多人跳跃情况下实测加速度响应。
研究表明，原结构竖向基频小于3 Hz，在跳跃荷载下不满足规范的加速度要求；设置TMD后，加速度明显减小，TMD可有效控制该桥的人致竖向振动。
关键词人行桥，动力特性，动力响应测试，振动舒适度，调谐质量阻尼器Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/1. 引言城市人行天桥是城市公共交通中不可缺少的基础设施。
随着人行天桥逐渐向着大跨度方向发展，人行桥的自振频率较低，与人活动频率范围接近，人致动力响应明显。
人的活动主要包括：慢走、快走、跑、跳、站立、起立和音乐节奏等行为。
研究表明人在不同活动状态下的频率范围大致如下：步行1.6~2.4 Hz，跑步2.0~3.5 Hz，跳跃1.8~3.4 Hz，弹跳1.5~3.0 Hz，身体水平晃动0.4~0.7 Hz [1]。
自从2000年伦敦千禧桥开放日大量人流引起桥面大幅振动后[2]，人行桥的振动和行人振动舒适度问题引起国内外众多学者的研究兴趣[3][4]。
对于人行桥的振动舒适度设计问题，一些规范规定了人行桥竖向频率的要求。
我国《城市人行天桥与人行地道技术规范》(CJJ69-1995) [5]中规定，人行桥上部结构竖向自振频率不应小于3.0 Hz。
欧洲规范Eurocode 5 [6]、英国规范BS 5400 [7]、加拿大规范CSA (S6-06) [8]等均规定人行桥竖向频率不应小于5 Hz，欧洲规范HIVOSS [9]要求人行桥竖向频率避开1.25~4.6 Hz的敏感范围，否则需要计算人致振动下结构响应，并采取相应措施进行振动控制。
调谐质量阻尼器(TMD)是结构被动控制的常用方法之一，目前国内已经积累了大量的工程实践经验，TMD已经在众多大型工程项目中得到应用，如北京奥林匹克公园国家会议中心[4]、青岛北站[10]等。
本文主要研究南京首座桅杆式斜拉人行天桥在人跳跃荷载下的振动舒适度问题，采用有限元分析与现场测试相结合的方法，分析了结构的动力特性及在不同跳跃荷载工况下的加速度响应，并采用减振控制理论，选取TMD对人致振动进行控制。
2. 结构特点南京市太平北路文昌桥路口的过街天桥曾由于南京地铁三号线施工被拆除，现在已复建完成并投入使用。
复建的人行天桥采用桅杆斜拉桥形式，结构轻盈，造型美观，与周围环境协调一致，其效果图及立面图如图1所示。
该桥主跨37.6 m，桥面总宽5 m，桥面以上高度10 m。
主墩处桥塔及中间的塔杆采用三种圆形钢管，截面为Φ426 × 30、Φ351 × 20和Φ299 × 16，主梁采用截面为□600 × 600 × 24 × 24的双边箱钢梁，双边箱主梁之间设置横梁和水平斜撑，横梁主要截面为□450 × 300 × 12 × 16，斜撑主要截崔常慧，张志强(a) 效果图(b) 立面图(单位：cm)Figure 1. The footbridge图1. 人行天桥面为Φ152 × 12。
桥面板采用正交异形板。
墩柱采用C40混凝土，基础采用C30混凝土，结构主钢材采用Q345C钢材。
3. 有限元模型本文采用大型通用有限元软件ANSYS建立三维模型，并对结构进行减振前后的动力响应分析，采用Beam189和Link180单元分别模拟主梁和拉索，采用Shell181模拟桥面板，建立的全桥模型如图2所示。
本文主要考察结构的竖向振动特性，有限元分析得到的原结构前三阶竖向自振频率依次为：2.46 Hz、5.93 Hz和10.30 Hz，对应的振型见图3。
其中，第一阶竖向振型呈单个正弦波形式，其振型位移最大的位置为跨中。
该结构竖向第一阶振型频率为2.46 Hz，不满足规范的要求，且处于人跳跃频率范围(1.8~3.4 Hz)内，易发生共振，因此需要计算结构人致振动响应。
该桥在设计之初就考虑采用调谐质量阻尼器(TMD)进行振动控制。
TMD是一种常用的调频减振装置，主要由质量块、弹簧和阻尼器组成。
当TMD的自振频率与主结构的基本频率或激励频率相接近时，主结构发生振动时，TMD会产生一个与主结构振动方向相反的惯性力作用在结构上，从而将结构自身的振动能量转换到TMD装置上，使主结构动力响应衰减。
该桥的竖向振动主要由第一阶竖向振型决定，因此在第一阶竖向振型位移最大的位置(即跨中)布置4套TMD减振装置，经过多次反复优化，计算得到TMD减振装置的主要设计参数见表1。
在ANSYS有限元软件中建模时，选用Mass21单元模拟TMD的质量块，选用Combin14单元模拟弹簧和阻尼器。
崔常慧，张志强Figure 2. Finite element model of the footbridge图2. 人行桥有限元模型(a) 一阶 (b) 二阶 (c) 三阶Figure 3. Calculated first three vertical modal shape图3. 计算得到的结构前三阶竖向振型Table 1. Main parameters of tuned mass dampers表1. TMD主要设计参数调频频率/(Hz) 质量/(kg) 阻尼系数/(N∙s/m)2.4 412 5474. 跳跃荷载下结构响应计算4.1. 跳跃荷载的模拟人的跳跃活动对结构产生的荷载为冲击力，近似采用正弦函数曲线模拟，荷载频率取为结构竖向第一阶自振频率(2.5 Hz)，动力系数取为1.5，单人重量取为700 N。
单人跳跃荷载曲线如图4所示。
在该桥跨中位置施加跳跃荷载，计算单人、两人、三人同步跳跃情况下结构的响应。
利用ANSYS 软件进行动力时程分析(即瞬态动力学分析)的流程如图5所示。