靜態人群-結構相互作用人行橋模態參數試驗

馬法榮, 朱前坤, 張 瓊, 杜永峰

(1. 河西學院 土木工程學院, 甘肅 張掖 734034; 2. 蘭州理工大學 防震減災研究所, 甘肅 蘭州 730050)

模態參數[1-3]是橋梁振動控制、狀態檢測、健康評估以及結構系統的振動特性分析等研究和應用中最常用的動力學參數,同時模態分析也可以評價現有結構系統的動態特性.近年來,隨著高強輕質建筑材料使用的增多和人們對結構形式美學要求的提高,現代人行橋結構形式多以輕質、大跨、低阻尼的鋼結構橋梁為主.使得靜態人群-結構相互作用引起的振害問題日漸突出,如英國千禧橋[4-5],由于駐足觀賞的靜態人群與結構相互作用使得橋梁動力特性發生改變導致該橋橋面出現劇烈晃動,迫使該橋只開放三天就關閉休整；2010年11月22日,位于柬埔寨首都金邊的彩虹橋因載人過多出現搖晃,驚恐的人群互相踐踏,導致 375 人死亡,750 多人受傷.因此開展考慮靜態人群-結構相互作用人行橋動力參數的研究十分必要.

目前人-橋相互作用的成果大多都集中在動態行人荷載作用下振動舒適度的研究[6-7]以及動力參數變化的研究[8-10],而關于靜態人群-結構相互作用引起的模態參數改變的研究成果較少.趙峰[11]等在附加質量對結構模態影響實驗研究中,分析得出附加質量可使前三階模態頻率發生10Hz以上的改變,改變的相對幅值可達到12%；附加質量越大,模態頻率降低程度越大.Brownjohn等[12]利用模態激振器作為激勵源,研究了單個站立的人體對混凝土……