3.2 连杆设置减振方案

    除通过设置粘滞阻尼器或质量调频阻尼器来减振外,在设计阶段,还可通过增加刚度来使结构的基频避免落入敏感频率范围。如单纯从通过增加截面的角度来增加刚度，要使人行桥的1阶横向振动频率大于1.1Hz，即频率提高约2.5倍，即使能够做到不增加结构的重量，梁的抗弯刚度还需增加6倍多，这势必会大量增加投资，也违背了现代人行桥所追求的“轻、柔”和“苗条”线型。设置辅助支撑系统是一种更为有效地增加人行桥频率的措施之一。对于本桥，在尽量减少影响人行桥和车行桥的外形的前提下，可在人行桥和车行桥之间设置连杆来增加结构的整体刚度。

    本桥设置3套连杆：在中跨人行桥和车行桥水平相交的位置，设置一对竖直连杆，在人行桥主跨6号拉索处，约在中跨跨中左右各30米处，杆件的计算长度约为7.2米；在设置竖直连杆基础上，在边跨人行桥、车行桥具有相同高程处设置一对水平连杆，位置在人行桥边跨5号拉索处，距塔约57米处。杆件的计算长度约为6.5米；在设置竖直连杆基础上，在人行桥中跨4号拉索处设置一对斜杆，位于主跨跨中两侧约54米。杆件的计算长度约为9.4米。各连杆一端铰接与人行桥钢箱梁中心线下缘，另外一端铰接于车行桥硂箱梁顶板外缘。三个转角自由度中，除了绕杆自身旋转的自由度约束外，其它两个方向的转角自由。

    同设置TMD减振人致振动分析类似，设置连杆减振人致振动分析可以得到：
 

表5 自由行走状态敏感模态共振时的最大加速度响应（m/s2）
 

   
    根据设置连杆后人行桥的人致振动分析结果，针对第4、11、13和14阶模态设计了质量调谐阻尼器的减振方案。同样采用调谐质量阻尼器减振方案。
 

    表6 控制各模态的TMD装置参数列表及设置位置
 

   
    对设置了上述4套TMD系统的人行桥进行了减振控制仿真，表7给出了由复特征值分析得到的安装减振系统后人行桥的敏感频率与TMD附加的阻尼比。从表看出，各阶敏感频率的模态阻尼比都有很大提高，满足减振要求。
 

表7  附加连杆减振装置后的敏感频率与振型描述
 

 
    4 .结论

    将原结构的减振方案与添加连杆后结构减振方案进行了对比，主要结论如下：

    (1)设置连杆前，人行桥的侧弯和竖弯频率低，落入敏感频率范围的模态数多，且达到最好行走舒适性要求的阻尼比要求高。共需要6套调频质量阻尼器，所有质量阻尼器的总质量为104.1吨；

    (2)采用连杆设置方案后，人行桥的频率尤其是侧弯频率显著增加，落入敏感频率范围的模态数也减少。只需要4套调频质量阻尼器，所有质量阻尼器的总质量为42.49吨，减振系统和连杆系统的总成本可较只设置TMD减振系统降低一半；

    (3)采用连杆和TMD减振设置方案后，绵阳一号桥满足人行桥舒适度和人致动力稳定要求。

    参考文献：

    [1] 孙利民，闫兴非.人行桥人行激励振动及设计方法.《同济大学学报（自然科学版）》，2004，32（8）：996—999

    [2] 陈政清，华旭刚  《人行桥的振动与动力设计》