為提高城市道路的通行能力，確保行人過街安全、方便，城市人行天橋的建設(shè)日益增多。人行天橋在城市建設(shè)項(xiàng)目中雖是小項(xiàng)目,但因?yàn)樗幱诔鞘惺袇^(qū),直接為市民所使用,對(duì)群眾使用舒適性最易產(chǎn)生影響，目前存在較多由于天橋振幅過大帶來的天橋改造情況。
1、自振頻率與共振風(fēng)險(xiǎn)
人行天橋的自振頻率是影響舒適性的關(guān)鍵因素之一。當(dāng)橋梁的自振頻率接近或等于行人步頻（通常在1.6~2.5 Hz之間）時(shí)，容易引發(fā)共振現(xiàn)象，導(dǎo)致橋梁振動(dòng)幅度增大，進(jìn)而降低行人舒適性并可能引發(fā)恐慌。
為避免主橋的固有自振頻率與步行頻率較接近而引起主梁振動(dòng)及撓度過大，引起行人感到不適，甚至危及天橋安全，因此《城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范》第2.5.4條規(guī)定:“為避免共振,減少行人不安全感，天橋上部結(jié)構(gòu)豎向自振頻率不應(yīng)小于3Hz?！?/span>
2、舒適性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
舒適性評(píng)價(jià)通常以橋梁的峰值加速度和振動(dòng)響應(yīng)作為指標(biāo)。德國規(guī)范建議橋梁的加速度限值應(yīng)小于0.96 m/s2，以滿足CL1等級(jí)的舒適性要求。此外，中國規(guī)范也對(duì)豎向和橫向自振頻率提出了最低限值：豎向≥3 Hz，橫向≥1.2 Hz，以避免共振。
3、人群荷載的影響
行人密度對(duì)橋梁振動(dòng)響應(yīng)有顯著影響。研究表明，當(dāng)行人密度增加時(shí)，橋梁的峰值加速度也會(huì)隨之增大，從而降低舒適性。
4、敏感人群的影響
不同年齡段的行人對(duì)振動(dòng)的感知差異較大。研究發(fā)現(xiàn)，青年人群對(duì)振動(dòng)的敏感度最高，老年人群最低。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)需充分考慮不同人群的需求。
5、設(shè)計(jì)考慮的因素
1）結(jié)構(gòu)形式與跨度
天橋的結(jié)構(gòu)形式（如梁式、拱式、懸索式等）和跨度直接影響其自振頻率。跨度越大，自振頻率通常越低。
2）材料特性
材料的彈性模量和密度對(duì)自振頻率有顯著影響。彈性模量越高，自振頻率越高；密度越大，自振頻率越低。
3）截面尺寸與剛度
天橋的截面尺寸和剛度（如梁高、梁寬）會(huì)影響其抗彎和抗扭能力，進(jìn)而影響自振頻率。剛度越大，自振頻率越高。
4）支撐條件
天橋的支撐方式（如固定支座、滑動(dòng)支座）會(huì)影響其邊界條件，從而影響自振頻率。固定支撐通常會(huì)增加自振頻率。
5）外部荷載與環(huán)境
風(fēng)荷載、行人荷載、溫度變化等外部因素會(huì)改變天橋的動(dòng)力特性，進(jìn)而影響其自振頻率。
6、減振措施
為提高橋梁的舒適性，設(shè)計(jì)中常采取如下措施：
1)調(diào)整自振頻率：通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)剛度和質(zhì)量分布，合理布置梁高，使橋梁的自振頻率避開敏感頻率區(qū)間，減少材料用量，節(jié)約投資。
2)使用調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（TMD）：在橋梁關(guān)鍵位置安裝TMD可有效減少振動(dòng)響應(yīng)。當(dāng)結(jié)構(gòu)在外激勵(lì)作用下產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，TMD的質(zhì)量塊會(huì)產(chǎn)生與主結(jié)構(gòu)異相的振動(dòng)，TMD的相對(duì)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的力反作用到結(jié)構(gòu)上，從而減小結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，使其對(duì)主結(jié)構(gòu)的振動(dòng)產(chǎn)生抑制作用，最終達(dá)到減小結(jié)構(gòu)振動(dòng)反應(yīng)的目的；阻尼能夠消耗大量的振動(dòng)能量，同時(shí)增大振動(dòng)控制的頻寬。
3)合理布置人群荷載：根據(jù)行人步頻和橋梁結(jié)構(gòu)特性，合理加載人群荷載以避免共振，使用過程中加強(qiáng)運(yùn)營管理及告示。
7、結(jié)語
國內(nèi)外規(guī)范對(duì)人行天橋的舒適性要求存在差異。例如，德國規(guī)范強(qiáng)調(diào)避免共振頻率，而中國規(guī)范則更注重加速度限值。實(shí)際工程中，需結(jié)合規(guī)范要求和具體情況進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)算。
圖文 | 結(jié)構(gòu)分院