大跨度提篮式人行拱桥的振动病害分析与加固
近年来,人行桥的设计更多地采用轻型高强材料和新奇美观的结构形式,人行桥的设计有向“大跨”和“轻巧”方向发展的趋势。桥梁变得细长、轻质,导致结构自振频率变小,对人行动力荷载比较敏感。许多人行桥的自振频率介于人行步频范围内,因而它们可能在人行动力荷载下产生过大的振动。近年来人行桥的振动使用性问题已引起了广泛关注。为了分析人行桥人致振动问题,本文介绍了人行步伐荷载模型、强迫共振理论和振动舒适度评价方法。因为我国缺乏这方面的研究,所以本文参照对比了其它国家的规范取值,为我国目前人行桥的动力性能设计提供参考。人行桥的设计有两种基本方法,频率调整法和动力响应时程分析法,后者更合理。当桥梁基频或者低阶频率处于行人步伐频率范围内(竖向1.4～2.4Hz,侧向0.7～1.2Hz)时必须进行动力响应分析,并要求进行行人振动舒适度评价。本文以吉林省白山市彩虹桥为例分析了提篮式拱桥的力学性能,对其进行了检测、评估,并进行了振动病害分析,行人振动舒适度评价,最后给出了加固设计方案。为今后此类桥的检测、评估和加固提供了方法论的参考。同时,本文在分析过程中也得到了几点重要的结论性成果。刚性拱肋、柔性桥面系类型的提篮中承式人行拱桥往往是桥面系首先出现病害。柔性桥面系动力性能不佳,在行人步伐荷载作用下振动过大,甚至可能发生人桥共振。通过对彩虹桥进行自振特性分析,笔者认为提篮式拱桥的前几阶竖向自振频率主要由拱肋性能决定,竖向高阶频率主要由桥面系性能决定,提高桥面系刚度不能有效错开行人步频和结构竖向自振频率,但能有效地减弱动力响应,提高桥梁的使用性能和安全性。动力响应分析法能有效地进行人行桥振动病害分析和加固前后动力性能对比分析。增加桥面系刚度往往可能因为造价和美观上的原因无法实施。要防治人行桥的振动病害,往往需要增加桥梁阻尼,可通过增设阻尼器的方法加以解决。
大跨度提篮式人行拱桥;振动病害;动力性能;加固方法
哈尔滨工业大学
硕士
桥梁与隧道工程
黄侨
2007
中文
U445.72;U448.223
82
2014-05-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）