步行力驱动的人群-桥梁系统耦合横向振动模拟研究

针对大跨径、细长、轻型化人行桥在运动人群荷载激励下异常振动问题,以简支梁作为桥梁基本模型,以社会力模型作为行人基本模型,描述行人步行速度和动态步行频率特征,建立考虑行人步行力驱动的人群-桥梁耦合振动模型,分析行人和人行桥相关参数对系统耦合横向振动的影响机制。研究结果表明:桥上行人数量超过一定规模后,会出现人群-桥梁系统同步及人行桥大幅度横向振动现象;同步过程可通过行人相位变化率判定,序参量R下限值为0.6时,系统达到同步状态;行人到达率增大,引发共振的临界人数逐渐下降,达到同步的时间趋于增加;行人到达率不变时,行人对人行桥振动的敏感度C值增加使系统达到同步时间降低;人行桥基本参数比例一定时,长度变化会对临界人数产生显著影响;阻尼比增加,结构产生大幅度横向振动的时间延长,达到一定值时,人群-桥梁系统不会发生同步。