【摘要】由于伸縮縫處凹凸不平、橋面鋪裝存在缺陷等原因，某景觀橋出現(xiàn)了較強(qiáng)的振動。本文根據(jù)該橋振動測試結(jié)果，采用斯佩林舒適度指標(biāo)和狄克曼指標(biāo)對其進(jìn)行綜合評定分析。

【關(guān)鍵詞】車橋振動 舒適度評價 振動測試

車輛過橋時會引起橋梁振動，會給橋上行人以及車輛的司機(jī)和乘客帶來不適的心理和生理效應(yīng)。而舒適度就是人對振動忍受程度的一種綜合度量指標(biāo)。振動舒適度評定的指標(biāo)主要有日本常用的杰威（Janeway）舒適度系數(shù)、多數(shù)國家常用的斯佩林（Sperling）舒適度指標(biāo)Wz、狄克曼（Diekeemann）指標(biāo)K 、豎向與橫向振動加速度、振動頻率等[1-4]。對于公路與城市橋梁， 我國目前沒有相關(guān)規(guī)程。與鐵路橋梁不同，公路橋梁的橫向剛度一般都比較大，橫向振動一般沒有問題。但是大連市某重要景觀橋的伸縮縫處跳車嚴(yán)重，特別是當(dāng)重車通過時會有比較明顯的豎向振動，本文借鑒鐵路橋梁舒適度的評價方法[1]采用斯佩林舒適度指標(biāo)Wz與狄克曼指標(biāo)K對此橋進(jìn)行綜合評定。

1 工程概況

某橋是位于大連市兩海濱風(fēng)景區(qū)之間的一座近海臨山橫跨山谷的景觀橋，是大連市的重要風(fēng)景點(diǎn)之一，同時也是貫穿大連市兩個海濱風(fēng)景區(qū)的要沖，擔(dān)負(fù)著比較繁重的運(yùn)輸任務(wù)。該橋于1987年5月正式通車。為三跨簡支加勁桁架懸索橋，全長228米，中跨跨徑132米，兩邊跨跨徑均為48米；橋?qū)?2米，其中車行道寬為8米。主索矢高13.2米，矢跨比1：10。加勁梁為鋼桁架，梁高3米。主塔為鋼箱截面，混凝土重力錨碇。振動試驗(yàn)在該橋服役27年后進(jìn)行的，根據(jù)行人和司機(jī)反映，當(dāng)有重車從橋上通過是，在橋上有明顯振感。振動測試前對橋梁外觀進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)該橋伸縮縫的凹凸不平、橋面鋪裝存在貫通裂縫。

2 振動測試試驗(yàn)結(jié)果

橋梁豎向自振特性采用大地脈動法測定，現(xiàn)場實(shí)測時程曲線及頻譜分析結(jié)果如圖1-2所示，其中圖中橫坐標(biāo)為時間（單位：s），縱坐標(biāo)為振動速度（單位：mm/s）。根據(jù)測試結(jié)果可知該橋?qū)崪y豎向基頻為1.750Hz。該橋?qū)儆趹宜鳂?，跨度大，豎向剛度小，自振頻率較低，車輛行駛過程中，橋梁振動較明顯。

圖1 實(shí)測時程曲線

圖2 頻譜圖

3 橋梁振動舒適度判定

3.1 斯佩林指標(biāo)Wz

德國鐵路車輛試驗(yàn)所斯佩林等人就振動對人體生理感覺的影響進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，提出了評價車輛機(jī)械振動對乘車旅客影響的斯佩林舒適度指標(biāo)Wz，該指標(biāo)為歐洲聯(lián)盟（UIC）和許多國家所采用。Wz的經(jīng)驗(yàn)公式為：

其中：Z是振動幅值（cm）；f是強(qiáng)振頻率（Hz）；F（f）是與振動頻率有關(guān)的函數(shù)，稱為頻率修正系數(shù)，表示人對不同振動頻率敏感程度的修正，計算公式為：

橫向振動

豎向振動

斯佩林舒適度評定標(biāo)準(zhǔn)見表1。斯佩林舒適度評價標(biāo)準(zhǔn)主要用于評定車輛運(yùn)行的穩(wěn)定性，將其與疲勞時間評定標(biāo)準(zhǔn)比較，發(fā)現(xiàn)Wz = 3.0（合格）的標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)于疲勞時間5.6h，也就是說按Wz = 3.0的標(biāo)準(zhǔn)來限制車輛的振動，其舒適度要求是較高的。

根據(jù)測試結(jié)果知該橋邊跨在車輛通過時最大振幅為15mm，則斯佩林舒適度指標(biāo)Wz值為3.41，豎向斯佩林舒適度指標(biāo)均位于“振動極端不規(guī)則，時間長則不能忍受”區(qū)域內(nèi)。而中跨車輛通過時最大振幅為3.64mm，則斯佩林舒適度指標(biāo)Wz值為2.23，豎向斯佩林舒適度指標(biāo)均位于“明確地感覺振動、但不感覺不舒適”區(qū)域內(nèi)。

3.2 狄克曼指標(biāo)K

狄克曼指標(biāo)K是1957年德國學(xué)者Dieckmann提出的，是在單向振動確定性輸入下建立的。對該橋可以采用狄克曼指標(biāo)K判別人體對車橋振動的舒適感，公式如下：

橫向振動

豎向振動

其中， D是振動幅值（mm）；f是強(qiáng)振頻率（Hz）。評定標(biāo)準(zhǔn)見表1。

根據(jù)測試結(jié)果可以計算出該橋邊跨的狄克曼指標(biāo)K值為45.94。中跨的狄克曼指標(biāo)K值為11.15。邊跨和中跨的豎向狄克曼指標(biāo)均位于“能忍受短期振動”區(qū)域內(nèi)。

4 結(jié)語

該橋在服役27年后由于橋梁伸縮縫的凹凸不平、橋面鋪裝不平整或局部缺陷等原因出現(xiàn)了過大的豎向振動使行人過橋的狄克曼豎向舒適度指標(biāo)降到“能忍受短期振動”區(qū)域，斯佩林豎向舒適度指標(biāo)降到“振動極端不規(guī)則，時間長則不能忍受”區(qū)域，因此使行人過橋時產(chǎn)生了不安全感。建議對橋梁伸縮裝置進(jìn)行維修或更換，對橋梁支座、鋼梁的工作情況等可能引起橋梁較大振動的原因進(jìn)行進(jìn)一步檢查。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB5599- 85， 鐵道車輛動力學(xué)性能評定和鑒定規(guī)范[S].

[2] TB/T2360-93， 鐵道車輛機(jī)車動力學(xué)性能試驗(yàn)鑒定方法與評定標(biāo)準(zhǔn)[S] .

[3] 胡明.八渡南盤江特大橋使用性能綜合評價[J] .土木工程學(xué)報， 1997， 30（6）：12 - 17.

[4] 張俊平.鐵路橋梁橫向剛度及橫向振動控制研究[D].成都：西南交通大學(xué)， 1995.