伊朗钢下承式桁架人行桥振动适用性评估与调谐质量阻尼器优化设计研究

《Scientific Reports》：Vibration serviceability assessment and vibration mitigation of through-truss footbridges in Iran under human-induced excitation

　　

摘要

本研究评估了伊朗广泛使用的钢下承式桁架人行桥的振动适用性，并对三个代表性案例进行了详细分析。建立了数值模型，以评估由行人激励引起的固有频率和最大加速度。对两座现有人行桥进行的自由振动测试提供了它们在竖向的实验固有频率，用于校准相应的数值模型。对于第三座正在建设的人行桥，将其模型中纳入了一种考虑结构模态特性不确定性的理论方法。振动适用性评估显示，所有横向固有频率均位于行人引起的横向振动临界范围之外，表明不存在横向适用性问题。然而，若干竖向和纵向模态落在临界范围内。随后的加速度分析表明，在两种密集行人交通条件下，所有人行桥的竖向加速度均超过不可接受的阈值 2.50 m/s²，其中两座人行桥的纵向加速度超过不可接受的阈值 0.80 m/s²。这些问题分别通过实施调谐质量阻尼器（TMD）以及修改桥墩刚度来减少桥墩弯曲变形对模态位移的贡献得到了解决。针对最严重交通类别优化设计的 TMD 实现了最大竖向加速度降低 83%，确保了该交通类别下的结构性能足够。为了在不同的交通类别相关的变化行人质量下保持稳健的性能，随后提出了一种频率失谐 TMD 设计。该方法在所有受检交通条件下产生的响应降低幅度在 61% 到 86% 之间。