大跨胶合木拱桥人致振动及其优化控制

摘要

现代胶合木结构人行桥因轻质高强材料的使用而变得轻柔和低阻尼化,无论采取何种结构形式其基频均难以避开步行频率范围,桥梁将产生共振.为研究木结构人行桥的人致振动特性,舒适度评价和减振优化控制方法,进行了一座大尺寸胶合木拱桥模型的人致振动试验和ANSYS有限元仿真分析.分析结果很好地预测了多重调谐质量阻尼器(MTMD)的减振效率,与试验测试结果吻合良好,验证了该方法的可靠性和实用性,可以应用于木结构人行桥的振动优化控制.研究表明:空载时竖向基频小于3Hz、满载时(2人/m2)横向基频小于1.2Hz的木结构人行桥,需要分别检算其在单人和人群共振荷载作用下的竖向和横向加速度峰值是否小于舒适度容许值;采用固定位置集中加载(原地踏步)代替行人移动作用对人行桥激振,既能简化求解过程,又使结果略偏安全;MTMD在其参数经遗传算法优化后可以将木结构人行桥在共振频率附近较窄频带内的动力响应控制在容许范围内.