人行天橋振動舒適度國內外研究現狀

王麗麗 孫國寧 李 萌（西京學院 陜西省西安市 710123）

人行天橋振動舒適度國內外研究現狀

王麗麗 孫國寧 李 萌
（西京學院 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計準則，人行荷載作用引起的橋梁振動會影響行人的舒適性，嚴重者甚至會造成行人恐慌，對橋梁的安全性產生質疑等。由于行人的個體差異，外在環(huán)境不同，人的心理承受能力不同等客觀因素都會影響行人對橋梁振動的感受，因此選用合適的人行橋的振動舒適性評價規(guī)范尤為必要，本文將對人行天橋振動舒適度的國內外研究現狀進行分析。

0 引言

表1 振動舒適度實驗峰值加速度（m/s2）

近年來，由于新結構和設計施工技術的發(fā)展，隨著鋼結構的廣泛應用，人行天橋逐漸向輕質、纖柔方向發(fā)展，因此橋梁振動也問題不斷顯現出來。當人行橋的自振頻率與人行腳步荷載的頻率相近時，橋梁比較容易發(fā)生大幅度的振動，盡管這些振動絕大多數情況下不會對天橋結構安全造成影響，但是會給行人帶來不舒適性，很大程度上降低了天橋的使用性能。1 國內外人行天橋舒適度評價指標研究概況

自1931年以來，國內外學者做了大量的針對振動舒適性的實驗，下面是對一些比較著名的實驗進行簡單的歸納整理，見表1。

在研究振動舒適度問題的過程中，如果能找到一個振動指標，能夠將人對振動的主觀判斷做到量化，位移、速度、加速度和其導數都曾被作為判斷指標。目前國內外的舒適度指標并未統(tǒng)一，但在通過總結大量試驗結果和實測分析數據基，世界各國都針對舒適性問題給出自己的舒適度指標和評價標準。

2 國內外人行天橋舒適度規(guī)范研究概況

英國規(guī)范 BS5400[1]是最早涉及人行橋振動問題的國家規(guī)范之一，它同時采用了避開敏感頻率法和限制動力響應法兩種方法，對振動豎向性的要求更具體。規(guī)范中規(guī)定：無活荷載時，橋梁上部結構的豎彎一階基本自振頻率f0＞5Hz時，可認為橋梁的舒適性是滿足要求的，無需進行動力驗算；對于橋梁上部結構豎彎一階基本自振頻率 f0≤ 5Hz時，規(guī)范采用限制峰值加速度的方法，具體公式為αlimm/s2，該計算公式是通過收集大量的試驗結果和現場實測結果得到的，應視實際情況，計算最大豎向加速度。

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

歐洲規(guī)范 EN1990[3]，作為歐盟設計的基本規(guī)范，規(guī)定：在無活荷載時，橋梁豎向自振頻率f0＞5Hz時，橫向基本自振頻率f0＞2.5Hz，認為橋梁的舒適性是滿足要求的，無需驗算。否則，需要計算橋梁在施加荷載后的峰值加速度來進行評價。規(guī)范中將峰值加速度作為評判指標。對于豎向振動，人行天橋橋面任一位置處建議豎向振動加速度限值為 0.7m/s2，對于正常使用時的橋面水平振動加速度限值為0.2m/s2，在行人較擁擠的使用情況下橋面水平振動加速度限值為0.4m/s2。

為了對結構的振動水平做預測和對結構允許的最大振動梁進行評估，ISO10137規(guī)范中同時考慮了三個影響因素---振動源、傳遞路徑和接受者；德國學者在總結前人的研究成果基礎上，頒布了人行天橋設計指南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合的方法，對將人行天橋的舒適度等級分為四類，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標準中參考 ISO2631中的頻率計權法， 加拿大安大略省規(guī)范OHBDC與英國規(guī)范類似，規(guī)定了更為嚴格的振動限值，豎向加速度的最大值應不應大于0.25f0.75m/s2。

美國ATC規(guī)范中則對人行天橋的舒適度評價時進行了室內和室外的區(qū)分，室內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)范的總結和比較

表3各規(guī)范規(guī)定總結

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

國內外相關規(guī)范都習慣采用加速度峰值作為舒適度評價指標,但是而后各學者和規(guī)范都統(tǒng)一采用加速度均方根作為指標來評價天橋的振動舒適性，中國在人行天橋振動舒適度方面的研究起步稍晚，目前已經逐步發(fā)展成熟，是否能研究新的評價指標還需進一步的探索。

[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. 列車風作用下鐵路跨線人行天橋舒適度評價[D] . 西安: 長安大學, 2014

TU714

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1007-6344（2016）06-0284-01