TMD减振技术在钢结构人行天桥中的应用

2016-05-30蒋伟高德尚程婷婷

科技资讯 2016年12期

关键词：人行天桥

蒋伟高德尚程婷婷

摘要：大跨度人行天桥结构振动基频较低，在步行激振作用下极易发生共振现象。该文结合某人行天桥的动力分析，确定了采用TMD进行减振抑振。经过实测对比，增加TMD系统后，振动加速度有效降低，效果较好。

关键词：人行天桥；TMD；减振；

中图分类号： U442.55 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）04（c）-0000-00

前言

人行天桥的设计除力学及结构方面外更多的需要结合道路宽度及周围景观要求进行。通常情况下，人行天桥的跨度在35～50m；而为了景观效果，梁体高度较小，多为0.8m～1.5m；材料方面多采用钢结构，以便增强跨越能力、有利于造型设计。这导致该类天桥结构的竖向自振频率较低，多为1.7Hz～2.85Hz。该频率与行人正常行走的频率十分接近，很容易产生竖向共振，而引起行人的不安全感。因此，《城市人行天桥及人行地道技术规范》（CJJ69-95）第2.5.4条规定：“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3MPa。”

2000年6月，伦敦千禧桥开放仅三天就不得不封闭引起广泛关注。引起了对桥梁横向晃动或者扭转共振的研究热潮。早期设计的人行天桥对振动问题认识不足，产生了较严重的后果。因此，有必要对人行天桥的动力特性进行分析，确定各阶模态的频率和振型。对自振频率较低的各模态进行有针对性的进行减振、抑振方面的改造。

1某桥概况

某人行天桥采用变高度简支钢桁梁，全长为100m。钢桁梁采用拼装结构形式，均采用M24高强螺栓连接。主桁横桥向中心距为7.5m，跨中桁高为13.3m，中部4个节间长度为8m，其余8个节间长度为8.5m。

全桥均为焊接H型杆件，主桁上弦杆件高560mm、宽400mm；主桁下弦杆件高460mm、宽400mm。模型边界采用比较理想的支撑条件模拟，支座布置如图1所示。

2振动特性计算

2.1荷载取值

计算荷载除了自重外主要包括桥面系恒载和二期恒载。桥面系恒载取9.3kN/m，二期恒载取10kN/m，计算模型如图2所示。

结构的一阶横向及竖向计算频率均小于3Hz，且与行人正常行走的频率比较接近。应采取有效的减振、抑振措施。

3 TMD系统设计及效果分析

TMD系统是既有结构被动减振控制体系中的一种，主要包括固体质量、弹簧减震器和阻尼器等，运行时其附着在主结构上。设计时可以根据结构特点和振動特性选择TMD的自振频率。当主结构振动时，TMD会产生一个与主结构振动方向相反的惯性力反作用在主结构上，从而起到抑制振动的作用。

进行TMD设计时主要的参数包括：质量（TMD的质量与主结构质量比）、频率（应与主结构振动频率相同或相近）、阻尼比。一般情况下，其减振效果与质量比成正比。该桥在横桥向及竖桥向各安装了TMD，从表2中可以看到减振效果明显。

4小结