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范研究概況

英國規范 BS5400[1]是最早涉及人行橋振動問題的國家規范之一，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。規范中規定：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。規范規定：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。

歐洲規范 EN1990[3]，作為歐盟設計的基本規范，規定：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。

?

本規范其他規范不同，它是以分貝為衡量指標標準中參考 ISO2631中的頻率計權法， 加拿大安大略省規范OHBDC與英國規范類似，規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 各規范的總結和比較

表3各規范規定總結

?

現將國內外規范的規定分類整理，列于表 3中。由表可以發現，各國規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；規定豎向振動加速度限值的規范中，部分規范規定了無需驗算的豎向自振頻率限值[4]。

國內外相關規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范都統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

B

1007-6344（2016）06-0284-01