馬躍騰

(南寧市富申建設投資有限責任公司, 廣西南寧 530031)

[定稿日期]2017-09-07

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，目前越來越多的學者關注工作人員的舒適性。研究表明，人在振動的環(huán)境中，容易引起不舒適感。早期的研究主要是為衡量列車的運行品質，并針對乘客的乘坐舒適性展開工作。大量的試驗研究奠定了舒適性評價方法研究的基礎，形成了包括Sperling指標、Janeway指標、Diekmann指標等在內(nèi)的舒適性評價指標，這些成果至今仍然是各國制定平穩(wěn)性和舒適性指標的依據(jù)。

由于風的脈動作用，貓道會產(chǎn)生振動。特別是目前上千米的大跨度貓道，由于剛度小、阻尼低，是風致振動的敏感結構，在風的作用下，容易產(chǎn)生較大振幅的振動，嚴重的可以影響施工的正常進行。本文以某大跨懸索橋施工貓道為研究背景，施工貓道立面如圖1所示。

圖1 某大跨施工貓道立面

1 貓道風致振動計算參數(shù)

靜力三分力系數(shù)是貓道振動分析的主要計算參數(shù)，其定義式為：

風軸坐標系下的靜力三分力系數(shù)按下式定義：

阻力系數(shù)：

升力系數(shù)：

(1)

力矩系數(shù)：

圖2 安裝在風洞中的貓道節(jié)段模型

圖3 貓道靜力三分力系數(shù)曲線

在計算過程中，風速的風速譜按照我國JTG/T D60-01-2004《公路橋梁抗風設計規(guī)范》推薦的風速譜：

(2)

豎向脈動風速功率譜則采用Panofsky譜：

(3)

2 貓道抖振結果

本文定義最大施工風速為15 m/s，迎風側和背風側貓道豎向、橫向抖振位移均方根，典型位置處的抖振加速度均方根如圖4所示。最大施工風速(V10=15 m/s)貓道加速度響應RMS值見表1。

圖4 最大施工風速下貓道的風致抖振位移響應

3 舒適性評價指標

關于結構振動引起人體不適的標準,目前國內(nèi)外還沒有統(tǒng)一的指標。人機工程學關于人對振動反應的評價指標是建立在大量實驗室試驗和現(xiàn)場實驗基礎上的,最為常用的是用一定形式的加速度指標αk作為判斷依據(jù),根據(jù)αk所處的范圍來確定人的振感,即

表1 最大施工風速(V10=15 m/s)貓道加速度響應RMS值 cm/s2

(4)

(5)

振動劑量VDV定義為：

(6)

式中：VDV為換算的振動劑量(單位為m·s-1.75)；α(t)為根據(jù)振動頻率加權后的振動加速度(由于貓道結構柔，自振頻率低，頻率加權系數(shù)按1計算，則α(t)取為加速度的均方根值);晝間時間按7:00～23:00考慮，共16 h(計算時以s計)，夜間時間按23:00～7:00考慮，共8 h(計算時以s計)。振動劑量限值如表2所示。

表2 振動劑量限值 m·s-1.75

當風速V10=15 m/s情況下，橫向振動加速度均方根的最大值出現(xiàn)在貓道迎風側中跨跨中，為8.44 cm/s2。由此換算得到的晝間振動劑量為1.3 m·s-1.75，夜間振動劑量為1.1 m·s-1.75；豎向振動加速度均方根的最大值出現(xiàn)在貓道中跨跨中，為7.24 cm/s2。由此換算得到的晝間振動劑量為1.1 m·s-1.75，夜間振動劑量為0.94 m·s-1.75。橫向與豎向晝間振動劑量未超限，而夜間振動劑量超限。

若考慮夜間不進行施工，則風速15 m/s情況下的舒適性滿足要求。需要說明的是，上述標準是針對于永久建筑，而對于是施工貓道臨時結果，可以放寬要求到原來的2倍，即施工貓道的施工舒適性亦能得到保障。

4 結論

通過對某施工貓道的風致響應分析，可以得出在最大施工風速六級大風時，最大的豎向和側向加速度RGZ值分別為10.16 cm/s2和10.71 cm/s2，參考英國規(guī)范BS 6472-1∶2008 Guide to evaluation of human exposure to vibration in buildings, 貓道的施工舒適度滿足要求。

[1] 韋世國, 廖海黎, 趙有明, 等. 潤揚大橋懸索橋施工貓道抗風穩(wěn)定性分析[J]. 橋梁建設，2004(4)： 1-3.

[2] 樂云祥,常英,胡曉倫. 武漢陽邏長江大橋施工貓道抗風穩(wěn)定性分析[J]. 公路交通科技，2005,22(8): 40-60.

[3] 〔英國〕 BS 6472-1∶2008 Guide to evaluation of human exposure to vibration in buildings[S].