以某大跨人行悬索桥为例,利用ANSYS建立了有限元模型,并进行了动力特性分析.再根据德国《人行桥设计指南》(EN03-08)的行人交通级别,按照不同工况的静态均布人群密度(μ)将人体模型布置在节段模型上,以设计人-桥系统的节段模型,并通过测力和测振的风洞试验获得了不同μ的静力三分力系数和气动导数,进而研究了μ对大跨人行悬索桥的静力三分力系数(阻力系数CD、升力系数CL和扭矩系数CM)和气动导数[Hi*、Ai*(i=1,2,3,4)]的影响.结果表明1)随着行人数量的增加,CD和CM都逐渐增大,CL则逐渐减小;2)人群密度对直接气动导数(H1*、A2*、A3*、H4*)和间接气动导数(A1*、H2*、H3*、A4*)的影响都十分显著;3)静态均布人群在改变了主梁的气动参数后,会显著影响大跨人行悬索桥的侧向和扭转的抖振响应.

为研究山区峡谷大跨度人行悬索桥的抗风性能,以一座跨度为389 m的人行悬索桥为背景开展风洞试验研究。首先采用地形模型风洞试验获得加劲梁设计基准风速、静阵风风速和颤振检验风速;然后采用节段模型测力风洞试验测得加劲梁气动力系数随风攻角的变化规律,采用节段模型测振风洞试验测得加劲梁在风荷载作用下的竖向位移根方差及扭转角根方差,以分析加劲梁的涡振特性和颤振稳定性。结果表明随着风攻角由-10°变化到10°,加劲梁的阻力系数先减小后增大,升力系数明显增大,扭矩系数缓慢增大;加劲梁在+3°和+5°风攻角下均发生了扭转涡振和软颤振现象,但涡振的起始风速均大于设计基准风速,颤振临界风速均大于颤振检验风速,表明该桥具有较好的涡振性能和颤振稳定性。

针对开槽变截面这一新型桥梁断面,为研究其颤振与涡振性能,以某人行桥为工程背景,制作缩尺比为1/29的全桥气弹模型进行风洞试验。设计电涡流杠杆式和悬臂式TMD,研究其减振效率。研究表明:在0°和±3°风攻角和0°,15°,30°,45°,60°和90°风偏角下,主梁颤振临界风速均大于颤振检验风速(104.4 m/s);设计基准风速范围(0~58.4 m/s)内,在0°和±3°风攻角及0°,15°和30°风偏角下,主梁发生1阶竖弯、1阶扭转及2阶竖弯涡振;与0°风攻角相比,在+3°风攻角下,1阶与2阶竖弯涡振风速锁定区间有延迟,振幅分别减小和增大;布置TMD之后,涡振风速锁定区间几乎不变,振幅最大值对应的风速减小,振幅分别减少46%,47%和77%。