3.2 連桿設(shè)置減振方案

    除通過設(shè)置粘滯阻尼器或質(zhì)量調(diào)頻阻尼器來減振外,在設(shè)計(jì)階段,還可通過增加剛度來使結(jié)構(gòu)的基頻避免落入敏感頻率范圍。如單純從通過增加截面的角度來增加剛度，要使人行橋的1階橫向振動頻率大于1.1Hz，即頻率提高約2.5倍，即使能夠做到不增加結(jié)構(gòu)的重量，梁的抗彎剛度還需增加6倍多，這勢必會大量增加投資，也違背了現(xiàn)代人行橋所追求的“輕、柔”和“苗條”線型。設(shè)置輔助支撐系統(tǒng)是一種更為有效地增加人行橋頻率的措施之一。對于本橋，在盡量減少影響人行橋和車行橋的外形的前提下，可在人行橋和車行橋之間設(shè)置連桿來增加結(jié)構(gòu)的整體剛度。

    本橋設(shè)置3套連桿：在中跨人行橋和車行橋水平相交的位置，設(shè)置一對豎直連桿，在人行橋主跨6號拉索處，約在中跨跨中左右各30米處，桿件的計(jì)算長度約為7.2米；在設(shè)置豎直連桿基礎(chǔ)上，在邊跨人行橋、車行橋具有相同高程處設(shè)置一對水平連桿，位置在人行橋邊跨5號拉索處，距塔約57米處。桿件的計(jì)算長度約為6.5米；在設(shè)置豎直連桿基礎(chǔ)上，在人行橋中跨4號拉索處設(shè)置一對斜桿，位于主跨跨中兩側(cè)約54米。桿件的計(jì)算長度約為9.4米。各連桿一端鉸接與人行橋鋼箱梁中心線下緣，另外一端鉸接于車行橋硂箱梁頂板外緣。三個轉(zhuǎn)角自由度中，除了繞桿自身旋轉(zhuǎn)的自由度約束外，其它兩個方向的轉(zhuǎn)角自由。

    同設(shè)置TMD減振人致振動分析類似，設(shè)置連桿減振人致振動分析可以得到：
 

表5 自由行走狀態(tài)敏感模態(tài)共振時的最大加速度響應(yīng)（m/s2）
 

   
    根據(jù)設(shè)置連桿后人行橋的人致振動分析結(jié)果，針對第4、11、13和14階模態(tài)設(shè)計(jì)了質(zhì)量調(diào)諧阻尼器的減振方案。同樣采用調(diào)諧質(zhì)量阻尼器減振方案。
 

    表6 控制各模態(tài)的TMD裝置參數(shù)列表及設(shè)置位置
 

   
    對設(shè)置了上述4套TMD系統(tǒng)的人行橋進(jìn)行了減振控制仿真，表7給出了由復(fù)特征值分析得到的安裝減振系統(tǒng)后人行橋的敏感頻率與TMD附加的阻尼比。從表看出，各階敏感頻率的模態(tài)阻尼比都有很大提高，滿足減振要求。
 

表7  附加連桿減振裝置后的敏感頻率與振型描述
 

 
    4 .結(jié)論

    將原結(jié)構(gòu)的減振方案與添加連桿后結(jié)構(gòu)減振方案進(jìn)行了對比，主要結(jié)論如下：

    (1)設(shè)置連桿前，人行橋的側(cè)彎和豎彎頻率低，落入敏感頻率范圍的模態(tài)數(shù)多，且達(dá)到最好行走舒適性要求的阻尼比要求高。共需要6套調(diào)頻質(zhì)量阻尼器，所有質(zhì)量阻尼器的總質(zhì)量為104.1噸；

    (2)采用連桿設(shè)置方案后，人行橋的頻率尤其是側(cè)彎頻率顯著增加，落入敏感頻率范圍的模態(tài)數(shù)也減少。只需要4套調(diào)頻質(zhì)量阻尼器，所有質(zhì)量阻尼器的總質(zhì)量為42.49噸，減振系統(tǒng)和連桿系統(tǒng)的總成本可較只設(shè)置TMD減振系統(tǒng)降低一半；

    (3)采用連桿和TMD減振設(shè)置方案后，綿陽一號橋滿足人行橋舒適度和人致動力穩(wěn)定要求。

    參考文獻(xiàn)：

    [1] 孫利民，閆興非.人行橋人行激勵振動及設(shè)計(jì)方法.《同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）》，2004，32（8）：996—999

    [2] 陳政清，華旭剛  《人行橋的振動與動力設(shè)計(jì)》