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空间曲梁景观步行桥人致振动分析及减振设计
摘要
该论文主要研究了空间曲梁景观步行桥的人致振动分析和减振设计。该桥梁结构特点为独特的曲线形状和栉板结构，其施工和使用期间存在较大的人致振动问题。本文采用有限元分析方法对该桥进行了模拟分析，分析了人体行走对桥梁结构的影响，并提出了相应的减振措施。最终，本文成功实现了空间曲梁景观步行桥人致振动的减振设计，为该桥的安全使用提供了有力的技术支持。
关键词：空间曲梁景观步行桥，人致振动，有限元分析，减振设计
Abstract
Thispapermainlystudiestheanalysisofhuman-inducedvibrationandvibrationreductiondesignofspacecurvedbeamlandscapepedestrianbridge.Theuniquecurvedshapeandgridstructureofthebridgestructurehavesignificanthuman-inducedvibrationproblemsduringconstructionanduse.Inthispaper,thefiniteelementanalysismethodisusedtosimulateandanalyzethebridge,andtheinfluenceofhumanwalkingonthebridgestructureisanalyzed,andcorrespondingvibrationreductionmeasuresareproposed.Finally,thispapersuccessfullyrealizesthevibrationreductiondesignofhuman-inducedvibrationofthespacecurvedbeamlandscapepedestrianbridge,providingstrongtechnicalsupportforthesafeuseofthebridge.
Keywords:spacecurvedbeamlandscapepedestrianbridge,human-inducedvibration,finiteelementanalysis,vibrationreductiondesign
1.引言
随着城市化的不断发展，城市交通设施的建设成为了一个重要的议题。其中，景观桥的建设是城市发展的一个重要组成部分。景观桥的审美功能和实际的交通功能相结合，不仅提高了城市交通水平，也让城市变得更加美丽。然而，景观桥的特殊结构和施工方式导致了其存在人致振动的问题。
人致振动是指人群运动引起的桥梁结构振动。人体行走时，步伐的频率往往在2~4Hz之间，这与很多桥梁自振频率的频率域相契合。在特定的条件下，人的步伐就会与桥梁的自振频率相符，从而引起桥梁结构的振动，进而危及桥梁的安全。
本文以空间曲梁景观步行桥为例，对其人致振动问题进行分析，并提出了相应的减振措施。本文采用有限元分析方法进行模拟分析，通过数值模拟的方法，得到了该桥梁结构在不同频率下的振动情况和振幅情况，为减振设计提供了科学和可靠的依据。
2.桥梁结构特点及人致振动问题分析
（1）桥梁结构特点
空间曲梁景观步行桥是一种采用栉板结构的桥梁，其主要结构特点为曲线形状、跨度大、自重轻。该桥梁结构如图1所示，主要由曲线型钢构件和栉板组成。
（2）人致振动问题分析
在桥梁使用阶段，人的行走会对桥梁结构产生一定的振动。在空间曲梁景观步行桥上，如果人的步伐频率与桥梁自振频率相近，就会引起桥梁结构的共振，增大振幅，加剧桥梁的疲劳损伤，从而威胁桥梁的安全。
3.模拟分析方法
为了研究空间曲梁景观步行桥的人致振动问题，本文采用了有限元分析方法进行模拟计算。该方法是一种数值分析方法，通过分解研究对象为若干离散单元，并基于有限元模型方程建立对该对象的数学模型，以模拟实际情况下的载荷和应力变化。
本文选取Ansys软件进行有限元分析，建立空间曲梁景观步行桥的有限元模型，载荷采用人行道上人的脚部振动模型，通过模型计算出不同载荷工况下的桥梁结构的相应振动。有限元分析的具体过程如下：
（1）构建有限元模型
将空间曲梁景观步行桥进行有限元离散，将桥梁结构通分割为若干离散单元。建立模型时，应考虑桥梁结构的实际尺寸和材料参数，确保所建立的有限元模型能够反映实际的桥梁结构情况。
（2）加载载荷
在模型中放置人行道上的人的脚部振动载荷。载荷仅按照垂直振动进行，其作用时间为1s。
（3）求解模型
利用Ansys软件对模型进行数值求解，得到结构在外部载荷作用下的响应曲线。
4.结果分析与减振设计
本文对空间曲梁景观步行桥的模拟计算结果进行分析，并提出了减振措施。
（1）振动云