人行天橋振動(dòng)舒適度國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

王麗麗 孫國(guó)寧 李 萌（西京學(xué)院 陜西省西安市 710123）

人行天橋振動(dòng)舒適度國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

王麗麗 孫國(guó)寧 李 萌
（西京學(xué)院 陜西省西安市 710123）

人行天橋不僅要保證其安全性，舒適性也是其主要的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，人行荷載作用引起的橋梁振動(dòng)會(huì)影響行人的舒適性，嚴(yán)重者甚至?xí)斐尚腥丝只?，?duì)橋梁的安全性產(chǎn)生質(zhì)疑等。由于行人的個(gè)體差異，外在環(huán)境不同，人的心理承受能力不同等客觀因素都會(huì)影響行人對(duì)橋梁振動(dòng)的感受，因此選用合適的人行橋的振動(dòng)舒適性評(píng)價(jià)規(guī)范尤為必要，本文將對(duì)人行天橋振動(dòng)舒適度的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析。

0 引言

表1 振動(dòng)舒適度實(shí)驗(yàn)峰值加速度（m/s2）

近年來(lái)，由于新結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)施工技術(shù)的發(fā)展，隨著鋼結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，人行天橋逐漸向輕質(zhì)、纖柔方向發(fā)展，因此橋梁振動(dòng)也問(wèn)題不斷顯現(xiàn)出來(lái)。當(dāng)人行橋的自振頻率與人行腳步荷載的頻率相近時(shí)，橋梁比較容易發(fā)生大幅度的振動(dòng)，盡管這些振動(dòng)絕大多數(shù)情況下不會(huì)對(duì)天橋結(jié)構(gòu)安全造成影響，但是會(huì)給行人帶來(lái)不舒適性，很大程度上降低了天橋的使用性能。1 國(guó)內(nèi)外人行天橋舒適度評(píng)價(jià)指標(biāo)研究概況

自1931年以來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了大量的針對(duì)振動(dòng)舒適性的實(shí)驗(yàn)，下面是對(duì)一些比較著名的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的歸納整理，見(jiàn)表1。

在研究振動(dòng)舒適度問(wèn)題的過(guò)程中，如果能找到一個(gè)振動(dòng)指標(biāo)，能夠?qū)⑷藢?duì)振動(dòng)的主觀判斷做到量化，位移、速度、加速度和其導(dǎo)數(shù)都曾被作為判斷指標(biāo)。目前國(guó)內(nèi)外的舒適度指標(biāo)并未統(tǒng)一，但在通過(guò)總結(jié)大量試驗(yàn)結(jié)果和實(shí)測(cè)分析數(shù)據(jù)基，世界各國(guó)都針對(duì)舒適性問(wèn)題給出自己的舒適度指標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

2 國(guó)內(nèi)外人行天橋舒適度規(guī)范研究概況

英國(guó)規(guī)范 BS5400[1]是最早涉及人行橋振動(dòng)問(wèn)題的國(guó)家規(guī)范之一，它同時(shí)采用了避開(kāi)敏感頻率法和限制動(dòng)力響應(yīng)法兩種方法，對(duì)振動(dòng)豎向性的要求更具體。規(guī)范中規(guī)定：無(wú)活荷載時(shí)，橋梁上部結(jié)構(gòu)的豎彎一階基本自振頻率f0＞5Hz時(shí)，可認(rèn)為橋梁的舒適性是滿足要求的，無(wú)需進(jìn)行動(dòng)力驗(yàn)算；對(duì)于橋梁上部結(jié)構(gòu)豎彎一階基本自振頻率 f0≤ 5Hz時(shí)，規(guī)范采用限制峰值加速度的方法，具體公式為αlimm/s2，該計(jì)算公式是通過(guò)收集大量的試驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果得到的，應(yīng)視實(shí)際情況，計(jì)算最大豎向加速度。

瑞典規(guī)范 Bro2004[2]也兼用了“避開(kāi)敏感頻率法”、 “限制動(dòng)力響應(yīng)值法”兩種方法。規(guī)范規(guī)定：當(dāng)橋梁自振頻率 f0＞3.5Hz時(shí)，可認(rèn)為橋梁的舒適性是滿足要求的，無(wú)需進(jìn)行動(dòng)力驗(yàn)算；當(dāng)自振頻率小 f0≤ 3.5Hz時(shí)，需進(jìn)行動(dòng)力分析，豎向加速度均方根值小于等于0.5m/s2，則認(rèn)為人行天橋的舒適性滿足要求。

歐洲規(guī)范 EN1990[3]，作為歐盟設(shè)計(jì)的基本規(guī)范，規(guī)定：在無(wú)活荷載時(shí)，橋梁豎向自振頻率f0＞5Hz時(shí)，橫向基本自振頻率f0＞2.5Hz，認(rèn)為橋梁的舒適性是滿足要求的，無(wú)需驗(yàn)算。否則，需要計(jì)算橋梁在施加荷載后的峰值加速度來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。規(guī)范中將峰值加速度作為評(píng)判指標(biāo)。對(duì)于豎向振動(dòng)，人行天橋橋面任一位置處建議豎向振動(dòng)加速度限值為 0.7m/s2，對(duì)于正常使用時(shí)的橋面水平振動(dòng)加速度限值為0.2m/s2，在行人較擁擠的使用情況下橋面水平振動(dòng)加速度限值為0.4m/s2。

為了對(duì)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)水平做預(yù)測(cè)和對(duì)結(jié)構(gòu)允許的最大振動(dòng)梁進(jìn)行評(píng)估，ISO10137規(guī)范中同時(shí)考慮了三個(gè)影響因素---振動(dòng)源、傳遞路徑和接受者；德國(guó)學(xué)者在總結(jié)前人的研究成果基礎(chǔ)上，頒布了人行天橋設(shè)計(jì)指南EN03，規(guī)范中采取控制天橋自振頻率和限制最大加速度峰值相結(jié)合的方法，對(duì)將人行天橋的舒適度等級(jí)分為四類，如表2所示。

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本規(guī)范其他規(guī)范不同，它是以分貝為衡量指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)中參考 ISO2631中的頻率計(jì)權(quán)法， 加拿大安大略省規(guī)范OHBDC與英國(guó)規(guī)范類似，規(guī)定了更為嚴(yán)格的振動(dòng)限值，豎向加速度的最大值應(yīng)不應(yīng)大于0.25f0.75m/s2。

美國(guó)ATC規(guī)范中則對(duì)人行天橋的舒適度評(píng)價(jià)時(shí)進(jìn)行了室內(nèi)和室外的區(qū)分，室內(nèi)天橋的最大加速度限值為0.15 m/s2，而戶外的人行天橋最大加速度限值為0.5m/s2。

3 各規(guī)范的總結(jié)和比較

表3各規(guī)范規(guī)定總結(jié)

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現(xiàn)將國(guó)內(nèi)外規(guī)范的規(guī)定分類整理，列于表 3中。由表可以發(fā)現(xiàn)，各國(guó)規(guī)范對(duì)豎向振動(dòng)加速度限值各不相同，限值范圍在0.3～1.0 m/s2之間；規(guī)定豎向振動(dòng)加速度限值的規(guī)范中，部分規(guī)范規(guī)定了無(wú)需驗(yàn)算的豎向自振頻率限值[4]。

國(guó)內(nèi)外相關(guān)規(guī)范都習(xí)慣采用加速度峰值作為舒適度評(píng)價(jià)指標(biāo),但是而后各學(xué)者和規(guī)范都統(tǒng)一采用加速度均方根作為指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)天橋的振動(dòng)舒適性，中國(guó)在人行天橋振動(dòng)舒適度方面的研究起步稍晚，目前已經(jīng)逐步發(fā)展成熟，是否能研究新的評(píng)價(jià)指標(biāo)還需進(jìn)一步的探索。

[1]BS5400, Steel Concrete and Composite Bridges[S] . London: British Standards Association, 1978

[2]Bro2004, Vagverkets Allmanna Tekniska Beskrivning for Nybyggandeoch Forbattring Avbroar Svensk Byggtjanst [S] . Sverige, 2004

[3]EN1990, Basis of Structural Design[S] . Germany: ARUP Vibration Seminar, 2002

[4]王麗麗. 列車(chē)風(fēng)作用下鐵路跨線人行天橋舒適度評(píng)價(jià)[D] . 西安: 長(zhǎng)安大學(xué), 2014

TU714

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