深圳北站东西广场人行天桥舒适度分析.pdf

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管猫凝土锅钢梁组合楼重结构体系.看走频率1.6-2.4Hx,并进一步假定:一般行人行走桥长度方向每隔约4.0m设有钢梁H1000x300×从落足开始,荷载从0开始逐渐加大,当行人停止走动时,荷载保持为体重不变,参考计算程序Midas提 供的单步落足模型(见图2a)和IABSE行走荷载模型(兄图2b),调整荷载时程得到行人行走数励时程,如图2c所示.

12x24,板厚120mm,采用钢籍指架楼承板,不需模板,方便施工.

2结构舒适度控制方法

规范一般采用两种方法来控制:邀开敏感额率法和 为保证行人徽励下结构的舒适性,现行的各国限制动力响应值法.

的频率来达到握动使用性要求,即满足使用要求的 开敏感频率法主要是通过回避敏感范围内桥梁振动允许值指标.该方法主要考虑到行人的2.8-4.8Hx,为题免出现人桥共振,对人行桥的结 正常行走步毅介于1.2-2.4Hs、其二阶步频在构账率进行限制.面目前各个国家限值不.我国(城市人行天桥与人行地道技术规范》CJJ69一 95中规定一阶竖向颜率须大于3Hr这一条件来建免人行天桥共拆问题,面对桥梁结构振动特性与行人舒适度之间的关系没有任何涉及.

一般情况下,避开敏够频段法简单实用,但试验研究表明,一签结构的鼠有频率即使落在规范建议的不允许频率范围内,其振动幅值仍可能是可接 受的.避开敏感频段法过于类单,国内外的结构设计已逐渐从避开敏感额率的评价方法向限制动力响应的评价方法变迁.

限制动力响应值法指通过计算结构在某种缴励下的最大据动响应来评估其使用封适性的方法.人行桥的舒适性评价即基于线性假定,将人行走产生的激振力作用在结构上,采用时程分析方法,求 出结构在行人激励作用下结构从静止到振动直至扳动终止整个过程的响应(位移、内力、变形及能量一种方法. 耗损等的积累),这实质上是求解运动微分方程的

峰值加速度是目前国际上最常用的舒适度评本天桥从火车站台上方高架穿,被站台雨篷覆盖 价标准.本工程采用峰值加速度舒适度评价标准.在下方,介于户外、室内天桥之间,参考美国ATC,如为室内天格,峰值加速度限值0.15m/. 如为户外天桥,峰值加速度限值0.5m/s.

人群行走时,采用多点输人,考虑行人荷载的随机性,荷载的随机性只考虑不同输人点激握力初相位和频率的随机性.

3人行荷截模型

4计算分析模型及工况

影态荷载一样总是等于人的体重,而会有一个上下 人在行走过程中对结构产生的作用力不会像波动,但在一个完整的周期内其平均作用力是基本力响应值法中的一个关键问题. 等于其体重的.如何确定人行荷载标准是限制动

4.1分析模

用杆单元模拟柱、粉架、梁结构,壳单元模拟桥面 分析采用整体结构计算模型,如西3所示.采板:全部的恒荷载和1/2的活荷载转换为质量:采用时程分析方法,人行荷载作用时间30s,尼比编保 守取0.01

本工程人行荷载模型采用国际桥梁与结构工程协会(1ABSE)建议模型,人质量取75kg,人行

4.2同步行走分析工况

4.3随机行走分析工况

5计算结果分析

5.1同步行走

Fig.3 Calculatien model 图3计算模型

一般情况,桥面不可能出现大群人同步行走的小群人”同步的情况”,但关于“很小群人” 情况,因此,本项目只考虑Crundmann等提出的“很Grundmann等并没有给出人数的定义,因此,进一步假定:10人及10人以下并且这些人集中在一起行 走时可能出现同步行走的情况.基于这个假定,并考虑荷载最不利布置,桥面各跨均同步行走,人行步频取1.6,2.0,2.4Hz,同时考虑奇、偶数跨不利分 布,同步行走分析工况有:①分析工况1跨中施加5个行走荷载激励:②分析工况2跨中施加10个行走荷载激励:③分析工况3跨中施加13个行走 荷载激励.

是人群密度的取值,若取值太小,起不到对响应的 人群随机行走响应计算中,一个很关键的因素控制作用,若取值过大,又容易人为地放大对舒适态划分,正常使用状态下,行人密度0.3-0.6人 度控制的要求.参考文献[6]中的人群分布空间状m为稍状态,行人密度0.6-1人/m为密状态.一般来说,在稍状态的人群密度激励下,加速度响应满足要求,可认为其舒适度演足要求.

考虑人群随机行走时,采用多点输人,考虑包括行人位置、初相位和行走频率的行人荷载的随机 性,行人位置、初相角满足均匀分布,假定到达时间为0~1/1.9s内均匀分布,行走频率满足正态分布,率取:1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4Hz,参考Matsumoto提出的假定,均值取1.9Hz、方 差取0.173Hz.同时考虑奇、偶数跨不利分布,随机行走分析工况有:①工况1每跨均匀施加,人群密度1人/m². 度0.6人/m²:②工况2奇数跨均匀施加,人群密

每跨取跨中控制点. 加上两端悬挑部分,天桥共13跨,为方便讨论,

1)工况1各控制点的加速度如表1所示.由

表1可知,满跨分布时,加速度响应峰值0.076m/,考虑不利分布后加速度响应峰值0.087m/²,均出现在人行步额2.4Hz、第11跨,满足ATC40中 室内天桥的要求.

表1同步行走工况1控制点量大加速度Table 1 The biggest acceleration of control points in conditien 1 when synchronous walking

频率1.6He 每跨加载 2.0Hs 2.4Hs 1.6H 奇、偶数跨不利分布 2.0 2.4Hs1 2 0.002 0.001 0.003 0.003 0. 004 0000- 2000- 0.001 0.002 0.002 0.001 0. 0033 4 0.022 0.030 0.030 -0.045 -0.048 0.041 0.021 0.027 600- 0.016 0.042 0.0385 6 0.045 0.008 -0.037 -0.047 0. 044 0.037 0. 036 0. 002 -0.030 -0.036 0.037 0.0377 $ 0.018 0.053 0.027 0.051 0. 033 0. 066 0.021 0.053 0.046 0.030 0.023 0.06510 0.009 9 0.055 0.007 0.038 0.010 0.064 0. 002 0.076 0. 054 00 -0.002 0.06111 12 0.066 0.004 0.051 0.013 0. 076 0.005 0.075 0. 003 0.058 0.011 0.087 0. 00413 0.004 0.003 0. 004 0.001 0.001 0. 001

2)工况2各控制点的加速度如表2所示.

由表2可知,工况2满跨分布时,加速度响应峰值0.212m/s,出现在第12跨:考虑不利分布后加 速度响应峰值0.234m/s,不能满足ATC中室内天桥限值0.15m/s的要求,但能满足ATC中户外天桥限值要求.

Table 2 The biggest acceleration of control pointsIn ceadition 2 when synchronous walking

A 每跨加载 水 奇、偶数两不利分布1.6He 2.0s 2.4Hs 1.6Hs 2.0Hs 2.4H1 2 0.056 0.010 0.035 0.196 0.111 0.018 -0.069 0.012 -0. 039 0.234 0.135 0.0223 4 0.037 0.052 0.054 0.071 -0.067 0. 069 0.039 0. 048 0.083 0.078 0. 053 0.0735 6 0. 050 0. 079 0.066 0.084 -0.066 -0.079 0.063 0.047 -0.067 0.097 0. 054 0.0797 8 0. 033 0. 077 0.073 0.049 -0.061 0.090 0.040 0. 080 0.055 0.074 0.070 0.09510 9 0.013 0. 090 0.060 0.020 -0.014 0.108 0.017 0.091 0. 020 0. 062 -0.019 0. 10311 12 0.055 0.109 0.084 0.212 0.127 0.100 0. 055 0.124 0.212 0.094 0.102 0.14313 0. 006 0.005 -0.006 0.001 0.005 0.008

3)工况3 各控制点的加速度如表3所示.

由表3可知,满跨分布时,加速度响应峰值0.307m/s,出现在第12跨:考虑不利分布后加速度响应峰值0.310m/s,不能满足ATC中室内天桥限

值0.15m/的要求,但能满足ATC中户外天桥限值要求.

Table 3The biggest acceleration of control points 表3同步行走工况3控制点最大加速度In condition 3 when synchronous walking

点 每跨加款 额车 奇、满数两不利分布1.6Hs 2.0Hx 2.4Hs 1.6Hs 2.0Hz 2.4Hs1 0.075 0.013 0.261 0.047 0.148 0. 024 0.016 0.016 0.052 0.310 0. 029 0. 1793 4 0.049 0.069 0.072 0.095 0.092 0.089 0.064 0.051 0.071 0.071 0.097 0.1035 6 0.105 0.066 0.111 0.088 0.105 0.087 0.064 0.061 -0.088 -0.071 -0.128 0. 1047 8 0.043 0. 105 0.100 0.065 0.081 0.123 0.109 0.052 0.072 0.095 0. 098 0. 12910 9 0.018 0.122 0. 082 0. 027 0. 020 0.146 -0.024 0.123 0.084 0.031 0. 026 0. 14012 0.079 11 0.149 0.115 0.307 0.173 0.146 0.169 0.005 0.129 0.309 0.195 0.14813 0.008 0.007 0.008 0.002 0.004 0.003

图5随机行走工况2控制点11的加速度响应时程Fig.5Acleration respose of contrel point 11In condition 2 when random walking

6结语

1)深圳北站东西广场人行天桥具有适宜的刚度和人行舒适度.

得到其人行舒适度性能水准如下:①同步行走人 2)通过对该天桥的人行激励时程分析计算,可行步额1.6-2.4Hz,每跨5人同步行走及考虑奇、的要求;每跨10人及10人以上同步行走桥面舒适 偶数跨不利分布下桥面舒适度满足ATC室内天桥度不满足ATC室内天桥的要求,但尚能满足ATC户外天桥的舒适度要求:②随机行走在稍稠的人 群分布状态0.6人/m²的人群满布并考虑奇、偶数跨不利分布下桥面随机行走舒适度满足ATC室内天桥要求;在稠密的人群分布状态1人/m”的人群满布随机行走桥面舒适度不满足ATC室内天桥的 要求,但尚能满足ATC户外天桥舒适度要求.

5.2随机行走

1)工况1 每跨均匀施加随机行走荷载,人群密度0.6人/m²,随机抽取3组.桥面最大加速度出现在控制点11,加速度响应如图4所示.

3)分析结果表明,边跨桥面加速度响应明显比中间各跨大,结构设计时对其进行了针对性的加 强,更有效地提高了人行舒适度.

参考文:

图4随机行走工况1控制点11的加速度响应时程Fig. 4Acceleration response of cotrel polst 11 in coedition 1 when random walking

[1]傅学怡,曲家新,陈资川,等.时程颜遗结合分析方法对展型析人行舒适度的分析与控新[1].土木工程学报,2011 44[2 ] Ziaie S Pmic A Relas P. Vibtin ericbiy (10);73-80.foetbrides usder heman-induced eszitaton; a lentue resiew [1] . Jboural ef Sound and Vibrtios 2005.[3 TC i pie 1 misniing lr i[S]. dd City CA;Aled Tchlg Coil 199.[4 Ma Y N T Shij H al. Dic d df[5 ]Gndmann H Keringer H Scheider M.Dyamic focbridra[ C] / IARSg Peinp 1978.calelatfs f fothd [↓]. Bsinmir 1993 ( 68 ): 215-225.[6]涂确和,方丹群,用模期数学原理评价城市屠民对环境振动的主现反应[1].中国环境科学,1990 10(5):356-359.

由图4可知,加速度响应峰值0.1282m/s²0.15m/,舒适度不满足 ATC室内天桥标准要求<0.5m/,但仍满足ATC户外天桥标准要求.

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