Page 238 - 《振动工程学报》2026年第3期

第 39 卷第 3 期 振 动 工 程 学 报 Vol. 39 No. 3
2026 年 3 月 Journal of Vibration Engineering Mar. 2026

人‑桥‑TMD 振动舒适度分析及减振研究

吴刚杰， 陈得意， 李智海

（长江大学城市建设学院，湖北 荆州 434023）

摘要: 为研究人行桥人致振动控制问题，推导了基于随机行走模型的人⁃桥⁃TMD（tuned mass damper）耦合运动方程；计算分析
了不同模态质量下的峰值加速度、一阶瞬时阻尼比、一阶瞬时频率及其耦合效应；以荆州市某人行天桥为例，进行了减振效果
实测，并对舒适度不满足要求的模态进行减振优化设计。结果表明：在同一随机人群密度下，结构的一阶瞬时阻尼比随着模态
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质量的增大而增大，结构一阶瞬时频率随着模态质量的增大而降低；在 TMD 振动控制下，T c =0.2，0.4，0.8，1.2 人/m 四种工况
的减振率分别为 76%、73%、69%、56%，平均减振率达到 68.5%，减振率随着人群密度的增大呈现出先增大后减小的趋势。该
类结果对人行桥振动控制具有参考借鉴意义。
关键词: 减振优化； 舒适度； 人行天桥； 有限元模型； TMD 减振
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中图分类号: U441 .3 文献标志码: A DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004⁃4523.202406057

Comfort analysis and vibration reduction research
of human‑bridge‑TMD

WU Gangjie， CHEN Deyi， LI Zhihai
（School of Urban Construction， Yangtze University， Jingzhou 434023， China）

Abstract: To study the Pedestrian-induced vibration control of footbridges， the human-bridge-TMD （tuned mass damper）coupled
motion equations based on the random walk model are derived. The peak acceleration， the first-order instantaneous damping ratio，
the first-order instantaneous frequency， and their coupling effects are calculated and analyzed under different modal masses. Taking
a certain bridge in Jingzhou as an example， the vibration reduction effect is measured， and the vibration reduction optimization de⁃
sign of human-bridge-TMD is carried out. The results show that at the same random population density， the first-order instanta⁃
neous damping ratio increases with the increase of modal mass， and the first-order instantaneous frequency decreases with the in⁃
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crease of modal mass. Under the control of TMD， T c = 0.2， 0.4， 0.8， 1.2 people/m ， the damping rates are 76%， 73%， 69%，
56%， and the average damping rate is 68.5%. With the increase in the density of the random population， the damping rate increas⁃
es first and then decreases. The results can be used as a reference for vibration control of the footbridge.
Keywords: vibration reduction optimization；comfort；footbridge；finite element model；TMD vibration reduction

随着轻质高强材料在工程领域的广泛应用、施 等 采 用 人 体 对 振 动 主 观 反 应 的 模 糊 随 机 评 价 模
［9］
工工艺的不断进步以及人们对美学景观的要求，桥 型，建立了相应的模糊隶属度与概率分布形式，提出
梁的发展趋向于大跨、纤细、轻柔，因此通常体现出 了基于烦恼率模型的振动舒适度评价方法。法永生
低频、低阻尼的特点 ［1⁃2］ 。在人群荷载激励下，人行 等 ［10］ 建立了适合于评估人行桥振动烦恼率的舒适度
桥易发生大幅振动，影响行人安全性和舒适性 ［3⁃4］ 。 量化指标，提出了考虑人行桥竖向与侧向耦合振动
振动舒适度的研究逐渐被学者所重视 ［5⁃6］ 。其中，对 时 的 综 合 评 价 方 法 。 陈 得 意 等 ［11］ 提 出 了 基 于 Ste⁃
人行桥进行减振优化成为设计中不容忽视的关键 vens 幂函数定律的改进隶属度函数，建立了考虑行
问题 。 人主观反应随机性的人致人行桥振动烦恼率模型。
［7］
［8］
在振动舒适度研究方面，宋志刚等 建立了行 朱前坤等 ［12⁃13］ 为克服时程分析耗时和占用巨大计算
人对振动主观反应的模糊随机评价模型，同时提出 机 资 源 的 缺 点 ，提 出 一 种 基 于 AISC Design Guide
了基于振动舒适度的失效概率的计算方法。唐传茵 11 快速评估人行桥人致振动舒适度的频率响应函

收稿日期: 2024⁃06⁃25； 修订日期: 2024⁃09⁃09
基金项目: 国家自然科学基金资助项目（11911530692）；湖北省教育厅科学研究计划项目（Q20221305）