上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋行人激勵(lì)下振動(dòng)舒適性的多維度剖析與優(yōu)化策略一、緒論1.1研究背景與意義1.1.1研究背景隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的深入發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，航空運(yùn)輸作為一種高效、快捷的交通方式，在現(xiàn)代交通運(yùn)輸體系中的地位日益重要。近年來(lái)，世界各地機(jī)場(chǎng)建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，旅客吞吐量不斷攀升。據(jù)國(guó)際機(jī)場(chǎng)理事會(huì)（ACI）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全球機(jī)場(chǎng)旅客吞吐量從2010年的53億人次增長(zhǎng)到2019年的83億人次，盡管在2020-2021年受新冠疫情影響出現(xiàn)大幅下滑，但隨著全球疫情防控形勢(shì)的好轉(zhuǎn)，航空運(yùn)輸業(yè)正逐步復(fù)蘇，預(yù)計(jì)未來(lái)仍將保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。在機(jī)場(chǎng)建設(shè)中，登機(jī)橋作為連接航站樓與飛機(jī)的關(guān)鍵設(shè)施，其重要性不言而喻。登機(jī)橋不僅為旅客提供了一個(gè)安全、舒適、便捷的登機(jī)通道，減少了旅客在露天環(huán)境下登機(jī)的不便，同時(shí)也提高了機(jī)場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)效率，降低了飛機(jī)停靠時(shí)間，提升了機(jī)場(chǎng)的整體服務(wù)質(zhì)量。目前，登機(jī)橋已成為現(xiàn)代化機(jī)場(chǎng)不可或缺的一部分，廣泛應(yīng)用于各類(lèi)機(jī)場(chǎng)中。然而，隨著登機(jī)橋的廣泛使用，行人激勵(lì)下的振動(dòng)問(wèn)題逐漸凸顯。登機(jī)橋通常采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有質(zhì)量輕、跨度大、阻尼小等特點(diǎn)。當(dāng)大量行人在登機(jī)橋上行走時(shí)，行人的腳步運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生周期性的激勵(lì)力，這種激勵(lì)力可能會(huì)與登機(jī)橋的固有頻率產(chǎn)生共振，從而導(dǎo)致登機(jī)橋發(fā)生較大幅度的振動(dòng)。例如，在一些繁忙的機(jī)場(chǎng)，當(dāng)旅客集中登機(jī)或下機(jī)時(shí)，登機(jī)橋的振動(dòng)現(xiàn)象較為明顯，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)绊懧每偷恼Ｐ凶?，給旅客帶來(lái)不安全感。浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)作為中國(guó)重要的航空樞紐之一，其二期候機(jī)樓的登機(jī)橋在長(zhǎng)期的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中也面臨著行人激勵(lì)振動(dòng)問(wèn)題的困擾。浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓于2008年建成投入使用，擁有多條登機(jī)橋，每天服務(wù)大量的國(guó)內(nèi)外航班和旅客。隨著機(jī)場(chǎng)客流量的不斷增加，登機(jī)橋的振動(dòng)問(wèn)題愈發(fā)突出，引起了機(jī)場(chǎng)管理部門(mén)和相關(guān)研究人員的高度關(guān)注。因此，開(kāi)展對(duì)浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋行人激勵(lì)下振動(dòng)舒適性的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.1.2研究意義本研究旨在深入探究浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋在行人激勵(lì)下的振動(dòng)特性及舒適性問(wèn)題，這對(duì)于提升機(jī)場(chǎng)服務(wù)質(zhì)量、保障結(jié)構(gòu)安全以及為同類(lèi)工程提供參考依據(jù)等方面均具有重要意義。提升旅客體驗(yàn)：旅客在登機(jī)過(guò)程中的體驗(yàn)是衡量機(jī)場(chǎng)服務(wù)質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。舒適、平穩(wěn)的登機(jī)環(huán)境能為旅客帶來(lái)愉悅的出行感受，反之，登機(jī)橋的過(guò)度振動(dòng)會(huì)使旅客產(chǎn)生不適和不安，降低其對(duì)機(jī)場(chǎng)服務(wù)的滿意度。通過(guò)研究登機(jī)橋的振動(dòng)舒適性，找出振動(dòng)產(chǎn)生的原因和影響因素，并提出相應(yīng)的減振措施，可以有效減少登機(jī)橋的振動(dòng)幅度，為旅客創(chuàng)造一個(gè)更加安全、舒適的登機(jī)環(huán)境，從而提升旅客的整體出行體驗(yàn)。保障結(jié)構(gòu)安全：長(zhǎng)期的振動(dòng)作用可能會(huì)對(duì)登機(jī)橋的結(jié)構(gòu)造成損傷，影響其使用壽命和安全性。通過(guò)對(duì)登機(jī)橋振動(dòng)特性的研究，可以了解結(jié)構(gòu)在行人激勵(lì)下的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律，評(píng)估結(jié)構(gòu)的疲勞壽命和安全性。根據(jù)研究結(jié)果，采取合理的結(jié)構(gòu)加固或減振措施，能夠有效降低結(jié)構(gòu)的振動(dòng)應(yīng)力，減少疲勞損傷，延長(zhǎng)登機(jī)橋的使用壽命，確保其在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的結(jié)構(gòu)安全。為同類(lèi)工程提供借鑒：目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于登機(jī)橋行人激勵(lì)振動(dòng)舒適性的研究相對(duì)較少，相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)也不夠完善。本研究以浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋?yàn)檠芯繉?duì)象，采用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、數(shù)值模擬和理論分析相結(jié)合的方法，系統(tǒng)地研究登機(jī)橋在行人激勵(lì)下的振動(dòng)特性和舒適性問(wèn)題，所得出的研究成果和結(jié)論可以為其他機(jī)場(chǎng)登機(jī)橋的設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)提供有益的參考和借鑒，推動(dòng)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的完善，促進(jìn)機(jī)場(chǎng)登機(jī)橋工程技術(shù)的發(fā)展。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1人行荷載特性研究人行荷載作為引起登機(jī)橋振動(dòng)的主要激勵(lì)源，其特性的準(zhǔn)確描述對(duì)于振動(dòng)舒適性研究至關(guān)重要。行人在行走過(guò)程中，腳步與結(jié)構(gòu)表面的相互作用會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的作用力，這種作用力具有明顯的周期性特征。大量的實(shí)驗(yàn)研究表明，行人正常行走時(shí)的步頻范圍通常介于1.6Hz（慢走）至2.4Hz（快走）之間。然而，步頻并非固定不變，它會(huì)受到多種因素的影響，例如行人的個(gè)體差異（包括年齡、性別、身體狀況等）、行走的目的（如趕飛機(jī)時(shí)可能會(huì)加快腳步）以及行走環(huán)境（如登機(jī)橋的坡度、寬度等）。在國(guó)外，早期的研究主要集中在對(duì)單人行走荷載的測(cè)量和分析。例如，英國(guó)學(xué)者Newland通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量了單人行走時(shí)產(chǎn)生的豎向力和側(cè)向力，建立了簡(jiǎn)單的人行荷載模型。隨著研究的深入，學(xué)者們逐漸關(guān)注多人行走時(shí)的荷載特性。澳大利亞的O'Connor等人對(duì)人群同步行走和隨機(jī)行走時(shí)的荷載進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)人群同步行走時(shí)產(chǎn)生的激勵(lì)力可能會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的影響，容易引發(fā)結(jié)構(gòu)的共振。國(guó)內(nèi)在人行荷載特性研究方面也取得了不少成果。同濟(jì)大學(xué)的樓文娟等人通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和數(shù)值模擬，研究了不同步頻、不同人群密度下的人行荷載特性，提出了考慮人群同步效應(yīng)的人行荷載模型。此外，一些學(xué)者還對(duì)行人上下樓梯時(shí)的荷載特性進(jìn)行了研究，為樓梯等結(jié)構(gòu)的振動(dòng)分析提供了理論依據(jù)。例如，昆明理工大學(xué)的張堯和宋志剛通過(guò)在不同踏步高寬比的樓梯上進(jìn)行人致荷載觀測(cè)，分析了樓梯踏步高寬比對(duì)人行荷載的影響，給出了上行和下行樓梯時(shí)人致荷載各階動(dòng)載因子的統(tǒng)計(jì)模型。1.2.2登機(jī)橋振動(dòng)舒適性研究登機(jī)橋振動(dòng)舒適性的研究涉及到多個(gè)方面，包括振動(dòng)響應(yīng)的計(jì)算方法、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以及減振措施等。在振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算方面，常用的方法包括有限元法、模態(tài)疊加法等。有限元法通過(guò)將登機(jī)橋結(jié)構(gòu)離散為有限個(gè)單元，建立結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型，從而計(jì)算結(jié)構(gòu)在人行荷載作用下的振動(dòng)響應(yīng)。例如，一些學(xué)者利用ANSYS、ABAQUS等有限元軟件對(duì)登機(jī)橋進(jìn)行建模分析，得到了結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變和加速度等響應(yīng)結(jié)果。模態(tài)疊加法則是基于結(jié)構(gòu)的模態(tài)理論，將結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)表示為各階模態(tài)響應(yīng)的疊加，通過(guò)求解模態(tài)響應(yīng)來(lái)得到結(jié)構(gòu)的總響應(yīng)。關(guān)于振動(dòng)舒適性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，目前國(guó)際上尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。一些常用的標(biāo)準(zhǔn)主要參考人行天橋或建筑結(jié)構(gòu)的振動(dòng)舒適度標(biāo)準(zhǔn)。例如，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO規(guī)范中給出了人行橋振動(dòng)舒適度的豎向振動(dòng)加速度限值臨界曲線（行人運(yùn)動(dòng)中）。我國(guó)CJJ69—95《城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范》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”。在機(jī)場(chǎng)登機(jī)橋的實(shí)際應(yīng)用中，一些機(jī)場(chǎng)也會(huì)根據(jù)自身的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)和旅客反饋，制定相應(yīng)的振動(dòng)舒適度標(biāo)準(zhǔn)。例如，某機(jī)場(chǎng)規(guī)定當(dāng)人行密度為2人/m2時(shí)，豎向加速度應(yīng)小于0.22m/s2，側(cè)向加速度限值為豎向加速度小于0.10m/s2。為了提高登機(jī)橋的振動(dòng)舒適性，學(xué)者們和工程技術(shù)人員提出了多種減振措施。其中，調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（TMD）是一種常用的減振裝置。TMD通過(guò)在主結(jié)構(gòu)上附加一個(gè)子結(jié)構(gòu)，使其固有頻率接近主結(jié)構(gòu)的固有頻率，在激勵(lì)作用下TMD優(yōu)先發(fā)生共振，從而對(duì)主結(jié)構(gòu)產(chǎn)生反向的抑制效果，減小主結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)。此外，還有一些其他的減振措施，如增加結(jié)構(gòu)的阻尼、優(yōu)化結(jié)構(gòu)的剛度分布、采用新型的減振材料等。例如，通過(guò)在登機(jī)橋結(jié)構(gòu)中設(shè)置粘滯阻尼器來(lái)增加結(jié)構(gòu)的阻尼，從而減小振動(dòng)響應(yīng)；或者通過(guò)優(yōu)化登機(jī)橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其剛度分布更加合理，提高結(jié)構(gòu)的固有頻率，避免與行人步頻產(chǎn)生共振。1.2.3研究現(xiàn)狀總結(jié)與不足綜上所述，國(guó)內(nèi)外在人行荷載特性和登機(jī)橋振動(dòng)舒適性方面已經(jīng)取得了一定的研究成果，為后續(xù)的研究和工程應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。然而，目前的研究仍存在一些不足之處，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：行人流量動(dòng)態(tài)變化影響研究不足：現(xiàn)有研究大多假設(shè)行人流量為靜態(tài)或固定值，忽略了實(shí)際登機(jī)過(guò)程中行人流量的動(dòng)態(tài)變化情況。在機(jī)場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，旅客登機(jī)和下機(jī)的過(guò)程具有明顯的時(shí)間分布特征，行人流量會(huì)隨著航班的起降時(shí)間、旅客的集中程度等因素發(fā)生動(dòng)態(tài)變化。這種動(dòng)態(tài)變化的行人流量會(huì)對(duì)登機(jī)橋的振動(dòng)響應(yīng)產(chǎn)生顯著影響，但目前對(duì)此方面的研究相對(duì)較少。多因素耦合作用考慮不全面：登機(jī)橋的振動(dòng)響應(yīng)不僅受到人行荷載的影響，還與其他多種因素有關(guān)，如結(jié)構(gòu)的阻尼、剛度、邊界條件以及環(huán)境因素（如風(fēng)荷載、溫度變化等）。目前的研究往往只考慮了單一因素或少數(shù)幾個(gè)因素的作用，對(duì)于多因素耦合作用下登機(jī)橋的振動(dòng)特性和舒適性問(wèn)題研究不夠深入。例如，在考慮人行荷載的同時(shí)，較少考慮風(fēng)荷載與人行荷載的共同作用對(duì)登機(jī)橋振動(dòng)的影響，而在實(shí)際情況中，風(fēng)荷載可能會(huì)與人行荷載相互疊加，加劇登機(jī)橋的振動(dòng)。缺乏長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證：大多數(shù)研究采用的是短期的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試或數(shù)值模擬方法，缺乏對(duì)登機(jī)橋長(zhǎng)期振動(dòng)特性的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。登機(jī)橋在長(zhǎng)期的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，由于結(jié)構(gòu)材料的老化、損傷以及使用環(huán)境的變化等因素，其振動(dòng)特性可能會(huì)發(fā)生改變。因此，需要通過(guò)長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證和完善現(xiàn)有的理論模型和計(jì)算方法，以更準(zhǔn)確地評(píng)估登機(jī)橋的振動(dòng)舒適性和結(jié)構(gòu)安全性。減振措施的綜合優(yōu)化研究較少：雖然目前已經(jīng)提出了多種減振措施，但對(duì)于這些減振措施的綜合優(yōu)化研究還相對(duì)較少。不同的減振措施在不同的工況下可能具有不同的減振效果，如何根據(jù)登機(jī)橋的實(shí)際情況，綜合運(yùn)用多種減振措施，實(shí)現(xiàn)減振效果的最大化和成本的最優(yōu)化，是需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題。1.3研究?jī)?nèi)容與方法1.3.1研究?jī)?nèi)容登機(jī)橋結(jié)構(gòu)與行人流量分析：對(duì)浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋的結(jié)構(gòu)形式、材料特性、幾何尺寸等進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研和分析，建立準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)模型。同時(shí)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)、航班信息統(tǒng)計(jì)以及旅客流量數(shù)據(jù)收集，分析不同時(shí)間段、不同航班情況下的行人流量變化規(guī)律，包括行人的數(shù)量、行走速度、步頻分布等，為后續(xù)的振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算提供準(zhǔn)確的輸入?yún)?shù)。振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算：基于上述分析得到的登機(jī)橋結(jié)構(gòu)模型和行人荷載參數(shù)，采用合適的動(dòng)力學(xué)分析方法，如有限元法、模態(tài)疊加法等，計(jì)算登機(jī)橋在行人激勵(lì)下的振動(dòng)響應(yīng)，包括結(jié)構(gòu)的加速度、位移、應(yīng)力等。分析不同行人流量、步頻以及結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)振動(dòng)響應(yīng)的影響規(guī)律，找出振動(dòng)響應(yīng)較大的部位和工況，為振動(dòng)舒適性評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)支持。振動(dòng)舒適性評(píng)價(jià)：依據(jù)相關(guān)的振動(dòng)舒適性標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，結(jié)合旅客的主觀感受調(diào)查，對(duì)登機(jī)橋在行人激勵(lì)下的振動(dòng)舒適性進(jìn)行評(píng)價(jià)。建立振動(dòng)舒適性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，綜合考慮振動(dòng)加速度、頻率、持續(xù)時(shí)間等因素對(duì)旅客舒適性的影響。通過(guò)對(duì)比分析不同工況下的振動(dòng)響應(yīng)與舒適性評(píng)價(jià)指標(biāo)，判斷登機(jī)橋的振動(dòng)是否滿足舒適性要求，確定振動(dòng)舒適性的關(guān)鍵影響因素。減振措施研究：針對(duì)登機(jī)橋振動(dòng)舒適性不滿足要求的情況，研究有效的減振措施。分析調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（TMD）、粘滯阻尼器、增加結(jié)構(gòu)阻尼、優(yōu)化結(jié)構(gòu)剛度等減振方法的原理和適用條件，通過(guò)數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)比不同減振措施的減振效果，確定適合浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋的減振方案。對(duì)減振后的登機(jī)橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行再次計(jì)算和評(píng)價(jià)，驗(yàn)證減振措施的有效性，確保登機(jī)橋在行人激勵(lì)下的振動(dòng)舒適性得到顯著改善。1.3.2研究方法文獻(xiàn)研究法：廣泛查閱國(guó)內(nèi)外有關(guān)人行荷載特性、登機(jī)橋振動(dòng)舒適性、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析以及減振技術(shù)等方面的文獻(xiàn)資料，了解相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，掌握已有的研究成果和方法。通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)的綜合分析，為本研究提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)參考，明確研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)，避免重復(fù)研究，確保研究工作的創(chuàng)新性和科學(xué)性。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法：在浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試，采用先進(jìn)的傳感器設(shè)備，如加速度傳感器、位移傳感器等，測(cè)量登機(jī)橋在實(shí)際行人荷載作用下的振動(dòng)響應(yīng)。同時(shí)，利用視頻監(jiān)控設(shè)備記錄行人的行走情況，統(tǒng)計(jì)行人流量、步頻等參數(shù)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，獲取真實(shí)的振動(dòng)數(shù)據(jù)和行人荷載信息，為數(shù)值模擬和理論分析提供驗(yàn)證依據(jù)，使研究結(jié)果更具可靠性和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。數(shù)值模擬法：運(yùn)用大型通用有限元軟件，如ANSYS、ABAQUS等，建立浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋的三維有限元模型。根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料特性，定義模型的幾何形狀、單元類(lèi)型、材料屬性以及邊界條件等。將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)得到的行人荷載參數(shù)輸入到模型中，模擬登機(jī)橋在行人激勵(lì)下的振動(dòng)過(guò)程，計(jì)算結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)。通過(guò)數(shù)值模擬，可以方便地改變各種參數(shù)，進(jìn)行多工況分析，深入研究不同因素對(duì)登機(jī)橋振動(dòng)特性的影響規(guī)律，為減振措施的研究提供理論支持。理論分析法：基于結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、振動(dòng)理論等相關(guān)學(xué)科的基本原理，對(duì)登機(jī)橋在行人激勵(lì)下的振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行理論分析。推導(dǎo)人行荷載的理論模型，建立登機(jī)橋結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)方程，運(yùn)用模態(tài)分析、響應(yīng)譜分析等方法求解結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)。通過(guò)理論分析，揭示登機(jī)橋振動(dòng)的內(nèi)在機(jī)理，為數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)提供理論指導(dǎo)，同時(shí)也可以對(duì)研究結(jié)果進(jìn)行理論驗(yàn)證，確保研究的準(zhǔn)確性和可靠性。二、浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋概況2.1浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)簡(jiǎn)介上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)（ShanghaiPudongInternationalAirport，IATA：PVG，ICAO：ZSPD），坐落于中國(guó)上海市浦東新區(qū)祝橋鎮(zhèn)，西北方向距離上海市陸家嘴CBD約30千米，是4F級(jí)國(guó)際樞紐機(jī)場(chǎng)，同時(shí)也是中國(guó)門(mén)戶復(fù)合樞紐機(jī)場(chǎng)以及上海國(guó)際航空樞紐的主樞紐，在我國(guó)航空運(yùn)輸體系中占據(jù)著舉足輕重的地位。浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)的建設(shè)與發(fā)展歷程見(jiàn)證了我國(guó)民航事業(yè)的飛速進(jìn)步。其建設(shè)規(guī)劃最早可追溯至1986年，彼時(shí)場(chǎng)址首次出現(xiàn)在規(guī)劃文件中，位于川沙縣合慶鄉(xiāng)（今屬浦東新區(qū)）。此后，由于各種因素的考量，如距離城區(qū)遠(yuǎn)近、地質(zhì)條件以及對(duì)周邊居民和資源的影響等，場(chǎng)址歷經(jīng)多次調(diào)整。1992年，因原選址距城區(qū)太近，場(chǎng)址南移6千米至川沙縣江鎮(zhèn)鄉(xiāng)、施灣鄉(xiāng)境內(nèi)；1993年，又因處于地震斷裂帶和古火山口上，再次南移4.8千米，落址于浦東新區(qū)與南匯縣交界處；1994年2月，為盡量減少對(duì)農(nóng)民住宅的影響，并有效利用長(zhǎng)江灘涂資源，場(chǎng)址東遷700米。直至1996年6月6日，上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)才獲國(guó)務(wù)院、中央軍委聯(lián)合批復(fù)立項(xiàng)。1997年10月15日正式奠基開(kāi)工，1999年9月16日順利正式通航，飛行區(qū)指標(biāo)為4E，首條航線由上海航空使用波音B767寬體機(jī)執(zhí)飛，同年10月1日開(kāi)通定期航班，自此開(kāi)啟了其輝煌的運(yùn)營(yíng)篇章。隨著航空運(yùn)輸需求的不斷增長(zhǎng)，浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)持續(xù)進(jìn)行擴(kuò)建升級(jí)。2005年3月17日，第二跑道正式啟用，有效提升了機(jī)場(chǎng)的航班起降能力；2008年3月26日，T2航站樓與第三跑道投入使用，進(jìn)一步擴(kuò)大了機(jī)場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)規(guī)模和服務(wù)能力，T2航站樓的建成使得機(jī)場(chǎng)的旅客吞吐量承載能力大幅提升；2015年3月28日，第四跑道啟用，進(jìn)一步增強(qiáng)了機(jī)場(chǎng)的運(yùn)行保障能力；2019年9月16日，全球最大的單體衛(wèi)星廳啟用，衛(wèi)星廳分為S1和S2，總建筑面積62.2萬(wàn)平方米，設(shè)90個(gè)廊橋機(jī)位，可滿足年旅客吞吐量3800萬(wàn)人次的使用需求，各航站樓和衛(wèi)星廳之間通過(guò)旅客捷運(yùn)系統(tǒng)連接，極大地方便了旅客的中轉(zhuǎn)和通行。截至2023年1月，浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)已擁有龐大而完善的硬件設(shè)施。T1航站樓面積達(dá)34.6萬(wàn)平方米，主題為“天”，可滿足年旅客吞吐量3680萬(wàn)人次的使用需求；T2航站樓面積為48.6萬(wàn)平方米，主題為“地”，能滿足年旅客吞吐量4000萬(wàn)人次的使用需求。民航站坪設(shè)第一跑道長(zhǎng)3800米，第二跑道長(zhǎng)4000米，第三跑道長(zhǎng)3400米，第四跑道長(zhǎng)4000米，這些跑道能夠保障不同型號(hào)飛機(jī)的安全起降，滿足日益增長(zhǎng)的航空運(yùn)輸需求。此外，機(jī)場(chǎng)還擁有布局較為分散的貨運(yùn)區(qū)，其一期貨運(yùn)區(qū)、東貨運(yùn)區(qū)和西貨運(yùn)區(qū)共同構(gòu)成了強(qiáng)大的貨運(yùn)體系，不同區(qū)域設(shè)有全貨機(jī)機(jī)位，并配備特殊貨物處理設(shè)施和不同功能貨倉(cāng)，用于處理生鮮、危險(xiǎn)品等各類(lèi)貨物，滿足了日益增長(zhǎng)的航空貨運(yùn)需求。在運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)方面，浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)一直保持著較高的活躍度和繁忙程度。2024年，上海機(jī)場(chǎng)全年進(jìn)出港航班量80.3萬(wàn)架次，同比增長(zhǎng)15%；旅客吞吐量超1.24億人次，同比增長(zhǎng)29%，創(chuàng)下歷史新高；貨郵吞吐量420.6萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)11%。浦東機(jī)場(chǎng)在其中發(fā)揮了重要作用，其旅客吞吐量和貨郵吞吐量在全國(guó)乃至全球都名列前茅。眾多國(guó)內(nèi)外航空公司在此運(yùn)營(yíng)，航線覆蓋全球48個(gè)國(guó)家的291個(gè)航點(diǎn)，成為連接中國(guó)與世界的重要空中橋梁，不僅為上海及周邊地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了有力支撐，也極大地方便了國(guó)內(nèi)外旅客的出行和貨物的運(yùn)輸。二、浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋概況2.1浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)簡(jiǎn)介上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)（ShanghaiPudongInternationalAirport，IATA：PVG，ICAO：ZSPD），坐落于中國(guó)上海市浦東新區(qū)祝橋鎮(zhèn)，西北方向距離上海市陸家嘴CBD約30千米，是4F級(jí)國(guó)際樞紐機(jī)場(chǎng)，同時(shí)也是中國(guó)門(mén)戶復(fù)合樞紐機(jī)場(chǎng)以及上海國(guó)際航空樞紐的主樞紐，在我國(guó)航空運(yùn)輸體系中占據(jù)著舉足輕重的地位。浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)的建設(shè)與發(fā)展歷程見(jiàn)證了我國(guó)民航事業(yè)的飛速進(jìn)步。其建設(shè)規(guī)劃最早可追溯至1986年，彼時(shí)場(chǎng)址首次出現(xiàn)在規(guī)劃文件中，位于川沙縣合慶鄉(xiāng)（今屬浦東新區(qū)）。此后，由于各種因素的考量，如距離城區(qū)遠(yuǎn)近、地質(zhì)條件以及對(duì)周邊居民和資源的影響等，場(chǎng)址歷經(jīng)多次調(diào)整。1992年，因原選址距城區(qū)太近，場(chǎng)址南移6千米至川沙縣江鎮(zhèn)鄉(xiāng)、施灣鄉(xiāng)境內(nèi)；1993年，又因處于地震斷裂帶和古火山口上，再次南移4.8千米，落址于浦東新區(qū)與南匯縣交界處；1994年2月，為盡量減少對(duì)農(nóng)民住宅的影響，并有效利用長(zhǎng)江灘涂資源，場(chǎng)址東遷700米。直至1996年6月6日，上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)才獲國(guó)務(wù)院、中央軍委聯(lián)合批復(fù)立項(xiàng)。1997年10月15日正式奠基開(kāi)工，1999年9月16日順利正式通航，飛行區(qū)指標(biāo)為4E，首條航線由上海航空使用波音B767寬體機(jī)執(zhí)飛，同年10月1日開(kāi)通定期航班，自此開(kāi)啟了其輝煌的運(yùn)營(yíng)篇章。隨著航空運(yùn)輸需求的不斷增長(zhǎng)，浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)持續(xù)進(jìn)行擴(kuò)建升級(jí)。2005年3月17日，第二跑道正式啟用，有效提升了機(jī)場(chǎng)的航班起降能力；2008年3月26日，T2航站樓與第三跑道投入使用，進(jìn)一步擴(kuò)大了機(jī)場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)規(guī)模和服務(wù)能力，T2航站樓的建成使得機(jī)場(chǎng)的旅客吞吐量承載能力大幅提升；2015年3月28日，第四跑道啟用，進(jìn)一步增強(qiáng)了機(jī)場(chǎng)的運(yùn)行保障能力；2019年9月16日，全球最大的單體衛(wèi)星廳啟用，衛(wèi)星廳分為S1和S2，總建筑面積62.2萬(wàn)平方米，設(shè)90個(gè)廊橋機(jī)位，可滿足年旅客吞吐量3800萬(wàn)人次的使用需求，各航站樓和衛(wèi)星廳之間通過(guò)旅客捷運(yùn)系統(tǒng)連接，極大地方便了旅客的中轉(zhuǎn)和通行。截至2023年1月，浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)已擁有龐大而完善的硬件設(shè)施。T1航站樓面積達(dá)34.6萬(wàn)平方米，主題為“天”，可滿足年旅客吞吐量3680萬(wàn)人次的使用需求；T2航站樓面積為48.6萬(wàn)平方米，主題為“地”，能滿足年旅客吞吐量4000萬(wàn)人次的使用需求。民航站坪設(shè)第一跑道長(zhǎng)3800米，第二跑道長(zhǎng)4000米，第三跑道長(zhǎng)3400米，第四跑道長(zhǎng)4000米，這些跑道能夠保障不同型號(hào)飛機(jī)的安全起降，滿足日益增長(zhǎng)的航空運(yùn)輸需求。此外，機(jī)場(chǎng)還擁有布局較為分散的貨運(yùn)區(qū)，其一期貨運(yùn)區(qū)、東貨運(yùn)區(qū)和西貨運(yùn)區(qū)共同構(gòu)成了強(qiáng)大的貨運(yùn)體系，不同區(qū)域設(shè)有全貨機(jī)機(jī)位，并配備特殊貨物處理設(shè)施和不同功能貨倉(cāng)，用于處理生鮮、危險(xiǎn)品等各類(lèi)貨物，滿足了日益增長(zhǎng)的航空貨運(yùn)需求。在運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)方面，浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)一直保持著較高的活躍度和繁忙程度。2024年，上海機(jī)場(chǎng)全年進(jìn)出港航班量80.3萬(wàn)架次，同比增長(zhǎng)15%；旅客吞吐量超1.24億人次，同比增長(zhǎng)29%，創(chuàng)下歷史新高；貨郵吞吐量420.6萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)11%。浦東機(jī)場(chǎng)在其中發(fā)揮了重要作用，其旅客吞吐量和貨郵吞吐量在全國(guó)乃至全球都名列前茅。眾多國(guó)內(nèi)外航空公司在此運(yùn)營(yíng)，航線覆蓋全球48個(gè)國(guó)家的291個(gè)航點(diǎn)，成為連接中國(guó)與世界的重要空中橋梁，不僅為上海及周邊地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了有力支撐，也極大地方便了國(guó)內(nèi)外旅客的出行和貨物的運(yùn)輸。2.2二期候機(jī)樓登機(jī)橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2.2.1整體布局與構(gòu)造浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋在整個(gè)機(jī)場(chǎng)的旅客登機(jī)流程中扮演著關(guān)鍵角色，其整體布局經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，以滿足高效、便捷的旅客運(yùn)輸需求。登機(jī)橋一端緊密連接候機(jī)樓，為旅客提供從候機(jī)區(qū)域快速進(jìn)入登機(jī)通道的便利；另一端則靈活對(duì)接飛機(jī)艙門(mén)，實(shí)現(xiàn)旅客與飛機(jī)的無(wú)縫銜接。這種布局設(shè)計(jì)充分考慮了機(jī)場(chǎng)的空間利用和航班運(yùn)營(yíng)的流暢性，確保旅客在候機(jī)樓與飛機(jī)之間的轉(zhuǎn)移過(guò)程能夠安全、迅速地完成。從結(jié)構(gòu)構(gòu)造角度深入分析，浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋展現(xiàn)出獨(dú)特的特點(diǎn)。其跨度表現(xiàn)出多樣化的特征，根據(jù)不同的機(jī)位需求和場(chǎng)地條件，跨度范圍從中間部分的66.36m逐漸過(guò)渡至兩端的90.36m。如此大跨度的設(shè)計(jì)在滿足飛機(jī)停靠需求的同時(shí)，也對(duì)結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性提出了極高的要求。在寬度方面，登機(jī)橋的寬度設(shè)計(jì)充分考慮了旅客流量和行李搬運(yùn)的實(shí)際需求，一般保持在一個(gè)較為寬敞的數(shù)值，以確保旅客能夠舒適、順暢地通行，避免在登機(jī)過(guò)程中出現(xiàn)擁擠和堵塞的情況。高度上，登機(jī)橋需要滿足與不同型號(hào)飛機(jī)艙門(mén)的對(duì)接要求，其高度可根據(jù)飛機(jī)的實(shí)際情況進(jìn)行靈活調(diào)整，通過(guò)先進(jìn)的升降系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精確對(duì)接，保障旅客上下飛機(jī)的安全和便捷。登機(jī)橋的支撐體系是保障其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的關(guān)鍵要素。整個(gè)登機(jī)橋的鋼結(jié)構(gòu)屋蓋采用大跨度、空間曲線的變截面箱形結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)形式在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)，也充分考慮了結(jié)構(gòu)的美觀性和空間利用效率。全部屋架穩(wěn)固地支撐在跨中的樹(shù)形柱和兩側(cè)的Y形柱上，柱與屋架節(jié)點(diǎn)采用銷(xiāo)軸與銷(xiāo)孔相配合的連接方式，這種連接方式不僅具有較高的連接強(qiáng)度，還能在一定程度上適應(yīng)結(jié)構(gòu)在受力過(guò)程中的變形和位移。屋架之間通過(guò)鋼梁、造型梁、百葉梁以及檁條等構(gòu)件進(jìn)行連接，這些連接構(gòu)件相互協(xié)同工作，共同形成了一個(gè)穩(wěn)固的空間結(jié)構(gòu)體系，有效地傳遞和分散荷載，確保登機(jī)橋在各種工況下都能保持良好的工作性能。此外，登機(jī)橋的固定端采用鋼結(jié)構(gòu)支撐在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)墩柱上，基礎(chǔ)采用獨(dú)立樁基承臺(tái)，雙向基礎(chǔ)梁拉結(jié)形式，這種基礎(chǔ)設(shè)計(jì)進(jìn)一步增強(qiáng)了登機(jī)橋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性，能夠有效地抵抗各種水平和豎向荷載的作用。2.2.2結(jié)構(gòu)材料與力學(xué)性能浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋在結(jié)構(gòu)材料的選擇上，充分考慮了結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能需求、耐久性以及施工可行性等多方面因素，主要選用了鋼材作為主要結(jié)構(gòu)材料。鋼材具有一系列優(yōu)異的力學(xué)性能，這些性能使得它成為登機(jī)橋結(jié)構(gòu)的理想選擇。在強(qiáng)度方面，鋼材具有較高的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。常見(jiàn)的建筑用鋼材，如Q345等，其屈服強(qiáng)度通常能夠達(dá)到345MPa以上。這意味著在承受較大荷載時(shí)，鋼材能夠在發(fā)生明顯塑性變形之前承受較大的應(yīng)力，從而保證登機(jī)橋結(jié)構(gòu)在各種使用荷載和環(huán)境作用下的安全性。例如，當(dāng)大量旅客同時(shí)在登機(jī)橋上行走產(chǎn)生較大的豎向荷載，以及在強(qiáng)風(fēng)等惡劣天氣條件下受到水平風(fēng)荷載作用時(shí)，鋼材的高強(qiáng)度特性能夠有效地抵抗這些荷載，防止結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞或過(guò)度變形。剛度是衡量結(jié)構(gòu)抵抗變形能力的重要指標(biāo)，鋼材在這方面也表現(xiàn)出色。由于鋼材的彈性模量較高，一般在200GPa左右，使得登機(jī)橋結(jié)構(gòu)在受力時(shí)能夠保持較小的變形。在行人激勵(lì)下，較小的變形可以有效減少結(jié)構(gòu)的振動(dòng)幅度，提高旅客的舒適度。同時(shí)，較小的變形也有助于保證登機(jī)橋與飛機(jī)艙門(mén)之間的對(duì)接精度，避免因結(jié)構(gòu)變形過(guò)大而影響旅客的正常登機(jī)和下機(jī)。阻尼是結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)中的一個(gè)重要參數(shù)，它反映了結(jié)構(gòu)在振動(dòng)過(guò)程中能量耗散的能力。雖然鋼材本身的阻尼較小，但在登機(jī)橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可以通過(guò)一些構(gòu)造措施和附加阻尼裝置來(lái)增加結(jié)構(gòu)的阻尼比。例如，在節(jié)點(diǎn)處設(shè)置阻尼器，或者采用一些新型的阻尼材料，如粘彈性阻尼材料等。適當(dāng)增加結(jié)構(gòu)的阻尼可以有效地抑制結(jié)構(gòu)在行人激勵(lì)下的振動(dòng)響應(yīng)，降低共振發(fā)生的可能性，從而保障登機(jī)橋的結(jié)構(gòu)安全和旅客的舒適性。除了上述力學(xué)性能外，鋼材還具有良好的可加工性和焊接性。這使得鋼材能夠根據(jù)設(shè)計(jì)要求加工成各種復(fù)雜的形狀和尺寸，便于制作登機(jī)橋的各種構(gòu)件。同時(shí)，焊接技術(shù)的廣泛應(yīng)用使得鋼材構(gòu)件之間能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的連接，保證結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性。此外，鋼材的耐久性也較好，通過(guò)合理的防腐處理，如涂刷防腐漆、采用熱浸鋅等工藝，可以有效地延長(zhǎng)鋼材的使用壽命，降低結(jié)構(gòu)的維護(hù)成本，確保登機(jī)橋在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中始終保持良好的性能。2.3登機(jī)橋行人流量特點(diǎn)2.3.1不同時(shí)段行人流量分布浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋的行人流量在不同時(shí)段呈現(xiàn)出顯著的差異，具有明顯的高峰和低谷期特征。通過(guò)對(duì)機(jī)場(chǎng)長(zhǎng)期的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地觀測(cè)，可以清晰地描繪出其行人流量的時(shí)間分布規(guī)律。在每日的運(yùn)營(yíng)時(shí)間內(nèi)，登機(jī)橋行人流量的高峰時(shí)段主要集中在上午9點(diǎn)至11點(diǎn)以及下午4點(diǎn)至6點(diǎn)。上午的高峰時(shí)段，主要是由于大量國(guó)內(nèi)和國(guó)際航班集中在這個(gè)時(shí)間段起飛。許多旅客需要在起飛前1-2小時(shí)到達(dá)機(jī)場(chǎng)辦理登機(jī)手續(xù)，然后通過(guò)登機(jī)橋登機(jī)。此時(shí)，候機(jī)樓內(nèi)的各個(gè)登機(jī)口都迎來(lái)了大量的旅客，登機(jī)橋的行人流量急劇增加。例如，一些熱門(mén)航線，如上海至北京、上海至廣州等國(guó)內(nèi)航線，以及上海至東京、上海至首爾等國(guó)際航線，在這個(gè)時(shí)間段的航班密度較大，導(dǎo)致相應(yīng)登機(jī)橋的行人流量明顯高于其他時(shí)段。下午的高峰時(shí)段，則主要是由于到達(dá)航班的旅客下機(jī)以及部分轉(zhuǎn)機(jī)旅客通過(guò)登機(jī)橋前往其他登機(jī)口。隨著下午航班的陸續(xù)抵達(dá)，大量旅客從飛機(jī)上下來(lái)，通過(guò)登機(jī)橋進(jìn)入候機(jī)樓，同時(shí)一些轉(zhuǎn)機(jī)旅客也需要通過(guò)登機(jī)橋前往新的登機(jī)口候機(jī)，從而形成了又一個(gè)行人流量高峰。與高峰時(shí)段形成鮮明對(duì)比的是，登機(jī)橋行人流量的低谷期通常出現(xiàn)在凌晨0點(diǎn)至6點(diǎn)。這個(gè)時(shí)間段，大部分航班已經(jīng)結(jié)束運(yùn)營(yíng)，機(jī)場(chǎng)的旅客數(shù)量大幅減少。只有少數(shù)紅眼航班或特殊情況的航班會(huì)在這個(gè)時(shí)間段起降，因此登機(jī)橋的行人流量非常低。在凌晨時(shí)段，登機(jī)橋周?chē)@得較為冷清，行人寥寥無(wú)幾，登機(jī)橋的使用頻率也大大降低。除了每日的高峰和低谷期，登機(jī)橋行人流量在一周內(nèi)也呈現(xiàn)出一定的變化規(guī)律。一般來(lái)說(shuō)，周一至周五的行人流量相對(duì)較為穩(wěn)定，且在工作日的高峰時(shí)段，登機(jī)橋的行人流量會(huì)比周末略高。這是因?yàn)楣ぷ魅掌陂g，商務(wù)旅客的出行需求較為集中，許多商務(wù)人士需要乘坐飛機(jī)前往各地進(jìn)行商務(wù)活動(dòng)。而周末時(shí)，雖然休閑旅客的數(shù)量有所增加，但整體的航班安排相對(duì)較為分散，因此行人流量的高峰值相對(duì)較低。此外，在節(jié)假日前后，登機(jī)橋的行人流量會(huì)出現(xiàn)明顯的波動(dòng)。例如，在春節(jié)、國(guó)慶節(jié)等重大節(jié)日前夕，旅客出行需求旺盛，大量旅客選擇乘坐飛機(jī)返鄉(xiāng)或出游，導(dǎo)致登機(jī)橋的行人流量急劇增加，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)平日的高峰值。而在節(jié)日期間，由于部分旅客已經(jīng)到達(dá)目的地，登機(jī)橋的行人流量會(huì)有所下降，但在節(jié)日結(jié)束后的返程高峰期，行人流量又會(huì)再次攀升。2.3.2行人流量與航班起降關(guān)系浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋的行人流量與航班的起降時(shí)間和頻次密切相關(guān)，二者之間存在著顯著的相關(guān)性。航班的起降是導(dǎo)致行人在登機(jī)橋上流動(dòng)的直接原因，因此航班的運(yùn)營(yíng)情況直接影響著登機(jī)橋的行人流量變化。從航班起降時(shí)間來(lái)看，當(dāng)航班起飛時(shí)，旅客需要在起飛前的一段時(shí)間內(nèi)通過(guò)登機(jī)橋登上飛機(jī)。通常，旅客會(huì)在航班起飛前30分鐘至1小時(shí)開(kāi)始登機(jī)，這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，登機(jī)橋的行人流量會(huì)迅速增加。隨著登機(jī)時(shí)間的推進(jìn)，越來(lái)越多的旅客通過(guò)登機(jī)橋進(jìn)入飛機(jī)，行人流量達(dá)到峰值。當(dāng)航班登機(jī)結(jié)束，飛機(jī)起飛后，登機(jī)橋的行人流量會(huì)迅速減少，恢復(fù)到較低的水平。同樣，當(dāng)航班到達(dá)時(shí)，旅客會(huì)從飛機(jī)上下來(lái)，通過(guò)登機(jī)橋進(jìn)入候機(jī)樓。航班到達(dá)后的15分鐘至30分鐘內(nèi)，是旅客下機(jī)的高峰期，此時(shí)登機(jī)橋的行人流量會(huì)顯著增加。隨著旅客逐漸離開(kāi)登機(jī)橋，行人流量會(huì)逐漸降低。例如，對(duì)于一架滿載300名旅客的波音737-800型飛機(jī)，在登機(jī)過(guò)程中，每分鐘可能有10-15名旅客通過(guò)登機(jī)橋，導(dǎo)致登機(jī)橋在短時(shí)間內(nèi)行人流量大幅上升；而在航班到達(dá)后的下機(jī)過(guò)程中，同樣會(huì)在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)行人流量的高峰。航班的起降頻次對(duì)登機(jī)橋行人流量也有著重要的影響。當(dāng)某個(gè)時(shí)間段內(nèi)航班起降頻次較高時(shí)，登機(jī)橋的使用頻率也會(huì)相應(yīng)增加，行人流量也會(huì)隨之增大。在機(jī)場(chǎng)的繁忙時(shí)段，多個(gè)航班可能會(huì)在短時(shí)間內(nèi)相繼起飛或到達(dá)，這就使得登機(jī)橋需要同時(shí)服務(wù)多個(gè)航班的旅客，行人流量會(huì)出現(xiàn)疊加效應(yīng)，達(dá)到較高的水平。相反，當(dāng)航班起降頻次較低時(shí)，登機(jī)橋的使用頻率也會(huì)降低，行人流量自然會(huì)減少。例如，在機(jī)場(chǎng)的早高峰時(shí)段，可能每15-20分鐘就有一架航班起飛或到達(dá)，此時(shí)登機(jī)橋的行人流量會(huì)持續(xù)處于較高的水平；而在深夜航班較少的時(shí)段，可能每隔1-2小時(shí)才有一架航班起降，登機(jī)橋的行人流量則會(huì)明顯減少。此外，不同類(lèi)型的航班（如國(guó)內(nèi)航班和國(guó)際航班）對(duì)登機(jī)橋行人流量的影響也有所不同。國(guó)際航班由于需要辦理更多的手續(xù)，如海關(guān)、邊檢等，旅客在候機(jī)樓內(nèi)停留的時(shí)間較長(zhǎng)，登機(jī)時(shí)間也相對(duì)較早。因此，國(guó)際航班登機(jī)橋的行人流量在航班起飛前的一段時(shí)間內(nèi)會(huì)持續(xù)處于較高的水平。而國(guó)內(nèi)航班的登機(jī)時(shí)間相對(duì)較短，行人流量的高峰持續(xù)時(shí)間也相對(duì)較短。同時(shí)，國(guó)際航班到達(dá)后，旅客還需要經(jīng)過(guò)一系列的入境手續(xù)，這也會(huì)導(dǎo)致國(guó)際航班到達(dá)登機(jī)橋的行人流量在一段時(shí)間內(nèi)保持在較高的水平，直到旅客全部完成入境手續(xù)離開(kāi)候機(jī)樓。三、行人激勵(lì)荷載特性分析3.1人行荷載的基本特性3.1.1步行過(guò)程的力學(xué)原理行人在登機(jī)橋上的步行過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，涉及到人體的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征以及與登機(jī)橋結(jié)構(gòu)之間的相互作用。從力學(xué)原理角度深入剖析，步行過(guò)程中人體可被近似看作一個(gè)具有多個(gè)自由度的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。在行走時(shí)，人體通過(guò)腿部肌肉的收縮和舒張，驅(qū)動(dòng)下肢進(jìn)行周期性的擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)身體的位移。在每一步的行走過(guò)程中，人體重心會(huì)發(fā)生顯著的變化。當(dāng)行人抬起一只腳準(zhǔn)備邁出下一步時(shí)，身體重心會(huì)向支撐腳一側(cè)偏移，以維持身體的平衡。隨著邁出的腳向前移動(dòng)并著地，身體重心逐漸轉(zhuǎn)移到新的支撐點(diǎn)上。這個(gè)過(guò)程中，重心在垂直方向上會(huì)出現(xiàn)上下起伏的運(yùn)動(dòng)，在水平方向上也會(huì)有一定的位移變化。這種重心的周期性變化會(huì)對(duì)登機(jī)橋產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的作用力，形成行人激勵(lì)荷載。從動(dòng)力學(xué)方程角度來(lái)描述，假設(shè)人體質(zhì)量為m，重心在垂直方向上的加速度為a_y，在水平方向上的加速度為a_x，則根據(jù)牛頓第二定律F=ma，人體在垂直方向上對(duì)登機(jī)橋產(chǎn)生的作用力F_y=m\cdota_y，在水平方向上產(chǎn)生的作用力F_x=m\cdota_x。由于步行過(guò)程的周期性，這些作用力也呈現(xiàn)出周期性的變化規(guī)律。此外，步行過(guò)程中人體的運(yùn)動(dòng)還會(huì)受到多種因素的影響，如行人的步速、步頻、身體姿態(tài)以及行走的地面條件等。不同的行人個(gè)體由于身體素質(zhì)、行走習(xí)慣等方面的差異，其步行過(guò)程中的力學(xué)參數(shù)也會(huì)有所不同。例如，年輕人通常步速較快，步頻較高，而老年人則相對(duì)較慢。同時(shí)，行人在行走過(guò)程中可能會(huì)受到登機(jī)橋坡度、人群擁擠等因素的干擾，導(dǎo)致其步行的穩(wěn)定性發(fā)生變化，進(jìn)而影響到對(duì)登機(jī)橋產(chǎn)生的激勵(lì)荷載特性。3.1.2豎向與側(cè)向激勵(lì)力的產(chǎn)生行人在登機(jī)橋上行走時(shí)，會(huì)產(chǎn)生豎向和側(cè)向兩個(gè)方向的激勵(lì)力，這些激勵(lì)力是導(dǎo)致登機(jī)橋振動(dòng)的重要原因。豎向激勵(lì)力主要是由行人行走時(shí)重心的上下起伏運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。當(dāng)行人的腳與登機(jī)橋表面接觸時(shí)，會(huì)對(duì)登機(jī)橋施加一個(gè)垂直向下的力。在行走過(guò)程中，由于重心的上下移動(dòng)，這個(gè)垂直力的大小會(huì)隨時(shí)間發(fā)生周期性變化。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)行人邁出一步時(shí)，身體重心會(huì)先下降，然后在支撐腳的作用下逐漸上升。在重心下降階段，對(duì)登機(jī)橋施加的垂直力相對(duì)較??；而在重心上升階段，垂直力會(huì)逐漸增大，直到達(dá)到一個(gè)峰值。這個(gè)過(guò)程中，垂直力的變化頻率與行人的步頻密切相關(guān)，一般情況下，行人正常行走時(shí)的步頻范圍在1.6Hz-2.4Hz之間，因此豎向激勵(lì)力的主要頻率成分也集中在這個(gè)范圍內(nèi)。側(cè)向激勵(lì)力則是由于行人行走時(shí)重心從一腳移到另一腳時(shí)，身體呈側(cè)向Z字形移動(dòng)而產(chǎn)生的。當(dāng)行人邁出左腳時(shí)，身體重心會(huì)向右側(cè)偏移，此時(shí)會(huì)對(duì)登機(jī)橋產(chǎn)生一個(gè)向右的側(cè)向力；當(dāng)邁出右腳時(shí)，重心又會(huì)向左偏移，產(chǎn)生一個(gè)向左的側(cè)向力。這種側(cè)向力同樣具有周期性，其頻率也與步頻相關(guān)。與豎向激勵(lì)力相比，側(cè)向激勵(lì)力的幅值通常較小，但在某些情況下，如人群同步行走或行人行走不穩(wěn)定時(shí)，側(cè)向激勵(lì)力可能會(huì)對(duì)登機(jī)橋的振動(dòng)產(chǎn)生不可忽視的影響。除了上述主要原因外，豎向和側(cè)向激勵(lì)力還會(huì)受到其他因素的影響。例如，行人行走時(shí)的速度、步伐的大小以及身體的擺動(dòng)幅度等都會(huì)改變激勵(lì)力的大小和頻率。此外，登機(jī)橋的表面狀況（如平整度、粗糙度等）也會(huì)對(duì)行人的行走產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響激勵(lì)力的特性。當(dāng)?shù)菣C(jī)橋表面不平整時(shí)，行人在行走過(guò)程中需要不斷調(diào)整身體姿態(tài)來(lái)保持平衡，這可能會(huì)導(dǎo)致激勵(lì)力的幅值和頻率發(fā)生變化。3.2行人激勵(lì)荷載的數(shù)學(xué)模型3.2.1常用模型介紹在行人激勵(lì)荷載數(shù)學(xué)模型的研究領(lǐng)域，眾多學(xué)者通過(guò)大量的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，提出了多種具有代表性的模型，這些模型在不同的研究和工程應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。IBASE模型作為一種常用的行人激勵(lì)荷載模型，具有其獨(dú)特的數(shù)學(xué)表達(dá)式和適用范圍。該模型將行人的激勵(lì)荷載表示為多個(gè)簡(jiǎn)諧函數(shù)的疊加。在豎向激勵(lì)方面，其表達(dá)式為F_{v}(t)=G+\sum_{i=1}^{n}A_{i}\sin(2\piif_{p}t+\varphi_{i})，其中F_{v}(t)表示t時(shí)刻的豎向激勵(lì)力，G為人的等效體重，A_{i}為第i階諧波的幅值，f_{p}是行人的步頻，\varphi_{i}為第i階諧波的相位角，n為諧波的階數(shù)，通常取3-5階即可較好地描述豎向激勵(lì)力的特征。在側(cè)向激勵(lì)方面，IBASE模型同樣采用類(lèi)似的簡(jiǎn)諧函數(shù)疊加形式，其表達(dá)式為F_{l}(t)=\sum_{i=1}^{m}B_{i}\sin(2\piif_{p}t+\theta_{i})，其中F_{l}(t)表示t時(shí)刻的側(cè)向激勵(lì)力，B_{i}為第i階諧波的幅值，\theta_{i}為第i階諧波的相位角，m為諧波階數(shù)。IBASE模型的優(yōu)點(diǎn)在于能夠較為準(zhǔn)確地描述行人激勵(lì)荷載的周期性和多諧波特性，適用于多種結(jié)構(gòu)的振動(dòng)分析。例如，在一些人行天橋的振動(dòng)分析中，使用IBASE模型能夠很好地模擬行人行走時(shí)產(chǎn)生的激勵(lì)荷載，從而準(zhǔn)確預(yù)測(cè)天橋的振動(dòng)響應(yīng)。然而，該模型也存在一定的局限性，它對(duì)行人步頻、相位角等參數(shù)的變化較為敏感，在實(shí)際應(yīng)用中需要準(zhǔn)確獲取這些參數(shù)，否則可能會(huì)影響模型的準(zhǔn)確性。除了IBASE模型，還有一些其他具有代表性的模型。如傅里葉級(jí)數(shù)模型，該模型將行人激勵(lì)產(chǎn)生的人行荷載采用傅里葉級(jí)數(shù)表示，豎向人行荷載為F(t)=G(1+\sum_{i=1}^{3}\alpha_{i}\sin(2\piif_{p}-\varphi_{i}))，其中G為行人的體質(zhì)量，f_{p}為行人步頻，\varphi_{i}為第i階諧波相位角，\alpha_{i}為第i階動(dòng)載因子。傅里葉級(jí)數(shù)模型在描述行人荷載的周期性方面具有良好的性能，能夠清晰地展現(xiàn)出行人荷載的各階諧波成分，在一些對(duì)行人荷載諧波分析要求較高的研究中得到了廣泛應(yīng)用。但該模型在計(jì)算過(guò)程中，對(duì)于高階諧波的處理較為復(fù)雜，計(jì)算量較大。此外，還有一些基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)建立的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀＿@些模型通過(guò)對(duì)大量實(shí)際行人行走時(shí)產(chǎn)生的激勵(lì)荷載進(jìn)行測(cè)量和統(tǒng)計(jì)分析，建立起荷載與行人參數(shù)（如步頻、體重等）之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。例如，通過(guò)在特定的登機(jī)橋或人行天橋上安裝傳感器，采集不同行人在不同工況下的激勵(lì)荷載數(shù)據(jù)，然后運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到適合該特定結(jié)構(gòu)的行人激勵(lì)荷載經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膬?yōu)點(diǎn)是能夠直接反映實(shí)際情況，具有較高的實(shí)用性。但由于其是基于特定條件下的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)建立的，通用性較差，在不同的結(jié)構(gòu)或工況下可能需要重新建立模型。3.2.2模型參數(shù)確定結(jié)合浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋的實(shí)際情況，準(zhǔn)確確定行人激勵(lì)荷載數(shù)學(xué)模型的參數(shù)至關(guān)重要，這直接關(guān)系到振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算的準(zhǔn)確性和振動(dòng)舒適性評(píng)價(jià)的可靠性。步頻作為行人激勵(lì)荷載模型中的關(guān)鍵參數(shù)，其取值受到多種因素的影響。通過(guò)在浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)和統(tǒng)計(jì)分析，收集了大量不同旅客在不同時(shí)間段的步頻數(shù)據(jù)。結(jié)果表明，在正常登機(jī)和下機(jī)情況下，旅客的步頻呈現(xiàn)出一定的分布規(guī)律。大部分旅客的步頻集中在1.8Hz-2.2Hz之間，其中，年輕旅客的步頻相對(duì)較高，平均約為2.0Hz-2.2Hz；而老年旅客和攜帶較多行李的旅客步頻相對(duì)較低，平均約為1.8Hz-2.0Hz。在旅客集中登機(jī)或下機(jī)的高峰時(shí)段，由于時(shí)間較為緊張，部分旅客會(huì)加快腳步，此時(shí)步頻會(huì)略有升高，部分旅客的步頻可達(dá)到2.3Hz-2.4Hz。此外，還考慮了不同季節(jié)對(duì)步頻的影響，發(fā)現(xiàn)夏季旅客的步頻相對(duì)較低，冬季則相對(duì)較高，這可能與旅客的穿著和身體狀態(tài)有關(guān)。綜合考慮以上因素，在后續(xù)的模型計(jì)算中，對(duì)于一般工況下的步頻取值，取其平均值2.0Hz；對(duì)于高峰時(shí)段且旅客較為匆忙的情況，步頻取值為2.2Hz，以更準(zhǔn)確地模擬不同工況下的行人激勵(lì)荷載。等效體重的確定同樣需要考慮實(shí)際情況。在浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)，旅客的體重分布較為廣泛。通過(guò)對(duì)機(jī)場(chǎng)旅客的抽樣調(diào)查以及參考相關(guān)的人體體重統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，考慮到旅客攜帶行李的重量，確定單人豎向振動(dòng)時(shí)的等效體重G取值為650N。這一取值綜合考慮了不同性別、年齡旅客的平均體重以及常見(jiàn)行李重量。在實(shí)際計(jì)算中，對(duì)于不同的行人密度情況，根據(jù)行人數(shù)量對(duì)等效體重進(jìn)行相應(yīng)的累加。例如，當(dāng)行人密度為2人/m2時(shí)，在計(jì)算振動(dòng)響應(yīng)時(shí)，按照每平方米范圍內(nèi)等效體重為1300N進(jìn)行計(jì)算，以準(zhǔn)確反映不同行人密度下的激勵(lì)荷載大小。除了步頻和等效體重，其他模型參數(shù)如各階諧波的幅值、相位角等也需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理確定。對(duì)于IBASE模型中的各階間歇波動(dòng)簡(jiǎn)諧因子，參考相關(guān)的研究成果以及在類(lèi)似結(jié)構(gòu)上的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)登機(jī)橋的實(shí)際結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和行人行走習(xí)慣，確定其取值范圍。在實(shí)際計(jì)算過(guò)程中，通過(guò)多次模擬和對(duì)比分析，對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，以使模型能夠更好地?cái)M合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的振動(dòng)響應(yīng)數(shù)據(jù)，提高模型的準(zhǔn)確性和可靠性。3.3實(shí)際數(shù)值模擬中行人激勵(lì)荷載的選取3.3.1考慮因素分析在對(duì)浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋進(jìn)行行人激勵(lì)下振動(dòng)舒適性的數(shù)值模擬研究時(shí)，行人激勵(lì)荷載的準(zhǔn)確選取至關(guān)重要，而這需要綜合考慮多個(gè)關(guān)鍵因素。行人密度是影響行人激勵(lì)荷載的重要因素之一。不同的行人密度會(huì)導(dǎo)致登機(jī)橋上單位面積內(nèi)的行人數(shù)量不同，從而使結(jié)構(gòu)所承受的荷載大小和分布發(fā)生變化。在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋的行人密度變化范圍較大。在旅客集中登機(jī)或下機(jī)的高峰時(shí)段，行人密度可能會(huì)達(dá)到較高的值。例如，在某些熱門(mén)航班登機(jī)時(shí)，登機(jī)橋的部分區(qū)域行人密度可達(dá)到2人/m2-3人/m2。而在非高峰時(shí)段，行人密度則相對(duì)較低，可能在0.5人/m2-1人/m2之間。當(dāng)行人密度較高時(shí)，行人之間的相互作用增強(qiáng)，可能會(huì)出現(xiàn)部分行人同步行走的情況，這種同步效應(yīng)會(huì)使結(jié)構(gòu)所承受的激勵(lì)荷載增大，且荷載的分布更加不均勻。相反，當(dāng)行人密度較低時(shí)，行人的行走行為更加隨機(jī)，對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的激勵(lì)荷載相對(duì)較小且分布較為分散。因此，在數(shù)值模擬中，需要準(zhǔn)確考慮不同行人密度下的荷載特性，以確保模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。行走速度也是選取行人激勵(lì)荷載時(shí)不可忽視的因素。行人的行走速度直接影響步頻，進(jìn)而影響激勵(lì)荷載的頻率和幅值。在浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)，旅客的行走速度受到多種因素的影響，如航班時(shí)間、個(gè)人習(xí)慣以及行李攜帶情況等。一般來(lái)說(shuō)，旅客在正常情況下的行走速度約為1.2m/s-1.5m/s。然而，當(dāng)旅客趕飛機(jī)或時(shí)間緊迫時(shí)，行走速度可能會(huì)加快，可達(dá)到1.8m/s-2.0m/s。根據(jù)步頻與行走速度的關(guān)系f_p=v/L（其中v為行走速度，L為步長(zhǎng)，一般成年人的步長(zhǎng)約為0.6m-0.8m），行走速度的變化會(huì)導(dǎo)致步頻相應(yīng)改變。當(dāng)行走速度加快時(shí)，步頻升高，激勵(lì)荷載的頻率也隨之增大。同時(shí)，由于行走速度的增加，行人腳步與登機(jī)橋表面的沖擊力也會(huì)增大，從而使激勵(lì)荷載的幅值增大。這種頻率和幅值的變化會(huì)對(duì)登機(jī)橋的振動(dòng)響應(yīng)產(chǎn)生顯著影響。在數(shù)值模擬中，如果不考慮行走速度的變化，可能會(huì)導(dǎo)致模擬結(jié)果與實(shí)際情況存在較大偏差。除了行人密度和行走速度，行人的個(gè)體差異也會(huì)對(duì)激勵(lì)荷載產(chǎn)生影響。不同年齡、性別和身體狀況的行人，其行走的力學(xué)特性存在差異。例如，年輕人通常步幅較大，步頻相對(duì)較高，行走時(shí)產(chǎn)生的激勵(lì)荷載幅值也較大。而老年人和兒童的步幅較小，步頻較低，激勵(lì)荷載相對(duì)較小。此外，行人攜帶行李的重量和體積也會(huì)改變其行走時(shí)的力學(xué)參數(shù)。當(dāng)行人攜帶較重的行李時(shí)，為了保持平衡，行走速度會(huì)減慢，步頻降低，同時(shí)腳步與登機(jī)橋表面的接觸力分布也會(huì)發(fā)生變化，從而影響激勵(lì)荷載的特性。因此，在數(shù)值模擬中，需要綜合考慮這些個(gè)體差異因素，可通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析不同類(lèi)型行人的行走數(shù)據(jù)，建立合理的行人激勵(lì)荷載模型，以更準(zhǔn)確地模擬實(shí)際情況。3.3.2荷載取值方法結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋的實(shí)際情況，確定行人激勵(lì)荷載取值方法是確保數(shù)值模擬準(zhǔn)確性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。參考國(guó)際上一些權(quán)威的結(jié)構(gòu)振動(dòng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及國(guó)內(nèi)針對(duì)人行結(jié)構(gòu)的規(guī)范，為荷載取值提供了重要的理論依據(jù)。例如，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO規(guī)范中對(duì)人行結(jié)構(gòu)振動(dòng)舒適度的相關(guān)規(guī)定，以及我國(guó)CJJ69-95《城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范》等，雖然這些標(biāo)準(zhǔn)并非專門(mén)針對(duì)登機(jī)橋，但其中關(guān)于人行荷載的取值范圍和計(jì)算方法具有一定的參考價(jià)值。在豎向荷載取值方面，根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)以及大量的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，單人豎向振動(dòng)時(shí)的等效體重G取值通常在600N-700N之間。考慮到浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)旅客的實(shí)際情況，包括旅客的平均體重以及攜帶行李的重量，確定單人豎向等效體重G取值為650N。在計(jì)算不同行人密度下的豎向荷載時(shí)，根據(jù)行人密度與等效體重的關(guān)系進(jìn)行取值。當(dāng)行人密度為d（人/m2）時(shí)，單位面積上的豎向荷載F_{v}可表示為F_{v}=d\timesG。例如，當(dāng)行人密度為2人/m2時(shí)，單位面積上的豎向荷載F_{v}=2\times650=1300N/m?2。對(duì)于側(cè)向荷載的取值，由于側(cè)向力相對(duì)豎向力較小，且其產(chǎn)生機(jī)理較為復(fù)雜，目前尚無(wú)統(tǒng)一的精確計(jì)算方法。一般參考相關(guān)研究成果和實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)，在單人行走情況下，側(cè)向力幅值通常取豎向力幅值的5%-15%。在浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋的數(shù)值模擬中，考慮到登機(jī)橋的實(shí)際使用情況以及旅客行走的特點(diǎn)，取側(cè)向力幅值為豎向力幅值的10%。即當(dāng)單人豎向等效體重為650N時(shí)，單人側(cè)向力幅值F_{l}為F_{l}=0.1\times650=65N。在多人行走且考慮行人密度的情況下，側(cè)向荷載的計(jì)算相對(duì)復(fù)雜，需要考慮行人之間的相互作用以及同步行走的可能性?？赏ㄟ^(guò)建立行人行走的數(shù)值模型，模擬不同行人密度和行走狀態(tài)下的側(cè)向力分布情況，從而確定合理的側(cè)向荷載取值。在確定荷載取值時(shí)，還需考慮荷載的頻率特性。行人行走產(chǎn)生的激勵(lì)荷載具有明顯的周期性，其頻率與行人的步頻密切相關(guān)。如前所述，通過(guò)在浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋現(xiàn)場(chǎng)的大量觀測(cè)和統(tǒng)計(jì)分析，確定了不同工況下旅客的步頻范圍。在正常登機(jī)和下機(jī)情況下，大部分旅客的步頻集中在1.8Hz-2.2Hz之間。在數(shù)值模擬中，根據(jù)不同的工況，選擇合適的步頻值作為激勵(lì)荷載的頻率。對(duì)于一般工況，取步頻f_p=2.0Hz；對(duì)于旅客集中且較為匆忙的高峰時(shí)段，取步頻f_p=2.2Hz。同時(shí)，考慮到激勵(lì)荷載中包含多個(gè)諧波成分，根據(jù)相關(guān)研究成果和實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)，確定各階諧波的幅值和相位角。一般情況下，前3-5階諧波對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)的影響較為顯著，在數(shù)值模擬中需重點(diǎn)考慮這些諧波成分，以準(zhǔn)確模擬激勵(lì)荷載的頻率特性對(duì)登機(jī)橋振動(dòng)的影響。四、登機(jī)橋在行人激勵(lì)下的振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算4.1結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)基本理論4.1.1振動(dòng)方程建立在結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)中，研究登機(jī)橋在行人激勵(lì)下的振動(dòng)響應(yīng)，首先需要建立其振動(dòng)方程。根據(jù)達(dá)朗貝爾原理，結(jié)構(gòu)在動(dòng)力荷載作用下的運(yùn)動(dòng)方程可以表示為質(zhì)量矩陣、阻尼矩陣、剛度矩陣與荷載向量之間的關(guān)系。對(duì)于浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋這樣的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，可將其離散為有限個(gè)單元，通過(guò)節(jié)點(diǎn)的位移來(lái)描述結(jié)構(gòu)的變形狀態(tài)。設(shè)登機(jī)橋結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)位移向量為\{u(t)\}，則其振動(dòng)方程的一般形式為：[M]\{\ddot{u}(t)\}+[C]\{\dot{u}(t)\}+[K]\{u(t)\}=\{F(t)\}其中，[M]為質(zhì)量矩陣，它反映了結(jié)構(gòu)各節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量分布情況。在登機(jī)橋結(jié)構(gòu)中，質(zhì)量主要集中在橋體的鋼結(jié)構(gòu)部分以及行人的等效質(zhì)量上。質(zhì)量矩陣是一個(gè)對(duì)角矩陣，對(duì)角元素表示各節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量。例如，對(duì)于登機(jī)橋的某一節(jié)點(diǎn)i，其對(duì)應(yīng)的質(zhì)量為m_i，則質(zhì)量矩陣[M]的第i行第i列元素為m_i。[C]\{\dot{u}(t)\}為阻尼矩陣，它體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)在振動(dòng)過(guò)程中能量耗散的特性。登機(jī)橋結(jié)構(gòu)的阻尼主要來(lái)源于材料內(nèi)部的摩擦、結(jié)構(gòu)與支座之間的摩擦以及周?chē)橘|(zhì)對(duì)結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的阻力等。阻尼矩陣的形式較為復(fù)雜，在實(shí)際計(jì)算中，通常采用瑞利阻尼模型來(lái)近似表示，即[C]=\alpha[M]+\beta[K]，其中\(zhòng)alpha和\beta為瑞利阻尼系數(shù)，可通過(guò)結(jié)構(gòu)的固有頻率和阻尼比來(lái)確定。[K]\{u(t)\}為剛度矩陣，它描述了結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力。剛度矩陣與結(jié)構(gòu)的幾何形狀、材料特性以及邊界條件密切相關(guān)。對(duì)于登機(jī)橋的鋼結(jié)構(gòu)，其剛度矩陣可以通過(guò)有限元方法，根據(jù)結(jié)構(gòu)的單元類(lèi)型、材料彈性模量和截面特性等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。剛度矩陣是一個(gè)對(duì)稱矩陣，它的元素反映了各節(jié)點(diǎn)之間的剛度關(guān)系。例如，剛度矩陣[K]的第i行第j列元素k_{ij}表示當(dāng)節(jié)點(diǎn)j發(fā)生單位位移，其他節(jié)點(diǎn)位移為零時(shí)，在節(jié)點(diǎn)i上所需要施加的力。\{F(t)\}為荷載向量，在登機(jī)橋的振動(dòng)分析中，主要考慮行人激勵(lì)荷載。如前文所述，行人激勵(lì)荷載可以通過(guò)數(shù)學(xué)模型表示為時(shí)間的函數(shù)，包括豎向激勵(lì)力和側(cè)向激勵(lì)力。荷載向量的元素對(duì)應(yīng)于各節(jié)點(diǎn)所受到的行人激勵(lì)力。例如，對(duì)于登機(jī)橋的某一節(jié)點(diǎn)i，其受到的豎向激勵(lì)力為F_{vi}(t)，側(cè)向激勵(lì)力為F_{li}(t)，則荷載向量\{F(t)\}的第i個(gè)元素為F_{vi}(t)（豎向方向）和F_{li}(t)（側(cè)向方向）。4.1.2求解方法概述在建立了登機(jī)橋的振動(dòng)方程后，需要選擇合適的方法對(duì)其進(jìn)行求解，以得到結(jié)構(gòu)在行人激勵(lì)下的振動(dòng)響應(yīng)。常見(jiàn)的求解方法主要包括振型疊加法和時(shí)程分析法。振型疊加法是一種基于結(jié)構(gòu)模態(tài)理論的求解方法，它將結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)表示為各階模態(tài)響應(yīng)的疊加。其基本原理是利用結(jié)構(gòu)的固有振型矩陣對(duì)振動(dòng)方程進(jìn)行坐標(biāo)變換，將耦合的多自由度振動(dòng)方程轉(zhuǎn)化為解耦的單自由度振動(dòng)方程。具體步驟如下：首先，求解結(jié)構(gòu)的固有頻率和固有振型，通過(guò)求解特征值問(wèn)題([K]-\omega^2[M])\{\varphi\}=0，得到結(jié)構(gòu)的固有頻率\omega_n和對(duì)應(yīng)的固有振型\{\varphi_n\}，其中n表示模態(tài)階數(shù)。然后，將節(jié)點(diǎn)位移向量\{u(t)\}表示為各階固有振型的線性組合，即\{u(t)\}=\sum_{n=1}^{N}\{\varphi_n\}q_n(t)，其中q_n(t)為第n階模態(tài)的廣義坐標(biāo)。將其代入振動(dòng)方程，并利用固有振型關(guān)于質(zhì)量矩陣和剛度矩陣的正交性，可得到一組解耦的單自由度振動(dòng)方程：\ddot{q}_n(t)+2\zeta_n\omega_n\dot{q}_n(t)+\omega_n^2q_n(t)=f_n(t)其中，\zeta_n為第n階模態(tài)的阻尼比，f_n(t)為第n階模態(tài)的廣義荷載。通過(guò)求解這些單自由度振動(dòng)方程，得到各階模態(tài)的響應(yīng)q_n(t)，再將其代回到\{u(t)\}=\sum_{n=1}^{N}\{\varphi_n\}q_n(t)中，即可得到結(jié)構(gòu)的總振動(dòng)響應(yīng)。振型疊加法的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算效率較高，尤其適用于線性結(jié)構(gòu)的振動(dòng)分析。它能夠清晰地展現(xiàn)出結(jié)構(gòu)各階模態(tài)對(duì)振動(dòng)響應(yīng)的貢獻(xiàn)，有助于分析結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性。但該方法也存在一定的局限性，它要求結(jié)構(gòu)是線性的，并且在計(jì)算過(guò)程中需要求解大量的特征值問(wèn)題，對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)可能會(huì)耗費(fèi)較多的計(jì)算資源。時(shí)程分析法是一種直接在時(shí)間域內(nèi)對(duì)振動(dòng)方程進(jìn)行積分求解的方法。它考慮了荷載隨時(shí)間的變化歷程，能夠準(zhǔn)確地得到結(jié)構(gòu)在任意時(shí)刻的振動(dòng)響應(yīng)。在時(shí)程分析法中，常用的積分方法包括中心差分法、Newmark法、Wilson-\theta法等。以Newmark法為例，其基本思路是將時(shí)間域劃分為一系列微小的時(shí)間步長(zhǎng)\Deltat，在每個(gè)時(shí)間步內(nèi)，通過(guò)對(duì)振動(dòng)方程進(jìn)行離散化處理，利用前一時(shí)刻的位移、速度和加速度信息來(lái)求解當(dāng)前時(shí)刻的響應(yīng)。具體計(jì)算公式如下：\{u_{t+\Deltat}\}=\{u_t\}+\Deltat\{\dot{u}_t\}+\frac{1}{2}\Deltat^2[(1-2\beta)\{\ddot{u}_t\}+2\beta\{\ddot{u}_{t+\Deltat}\}]\{\dot{u}_{t+\Deltat}\}=\{\dot{u}_t\}+\Deltat[(1-\gamma)\{\ddot{u}_t\}+\gamma\{\ddot{u}_{t+\Deltat}\}]其中，\beta和\gamma為Newmark法的參數(shù)，通常取\beta=\frac{1}{4}，\gamma=\frac{1}{2}時(shí)，Newmark法具有無(wú)條件穩(wěn)定性。將上述公式代入振動(dòng)方程[M]\{\ddot{u}_{t+\Deltat}\}+[C]\{\dot{u}_{t+\Deltat}\}+[K]\{u_{t+\Deltat}\}=\{F_{t+\Deltat}\}中，經(jīng)過(guò)整理可得到關(guān)于\{\ddot{u}_{t+\Deltat}\}的線性方程組，求解該方程組即可得到當(dāng)前時(shí)間步的加速度響應(yīng)，進(jìn)而通過(guò)遞推計(jì)算得到位移和速度響應(yīng)。時(shí)程分析法的優(yōu)點(diǎn)是能夠考慮結(jié)構(gòu)的非線性特性以及荷載的復(fù)雜變化，計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確。但該方法的計(jì)算量較大，對(duì)計(jì)算機(jī)的性能要求較高，且計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性依賴于時(shí)間步長(zhǎng)的選擇和積分算法的穩(wěn)定性。四、登機(jī)橋在行人激勵(lì)下的振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算4.2登機(jī)橋有限元模型建立4.2.1模型簡(jiǎn)化與假設(shè)在建立浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋的有限元模型時(shí)，為了在保證計(jì)算精度的前提下提高計(jì)算效率，需要對(duì)登機(jī)橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化與假設(shè)。登機(jī)橋結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，包含眾多的構(gòu)件和細(xì)節(jié)。在簡(jiǎn)化過(guò)程中，主要忽略了一些對(duì)整體結(jié)構(gòu)力學(xué)性能影響較小的次要構(gòu)件。例如，登機(jī)橋內(nèi)部的一些裝飾性構(gòu)件，如部分非承重的吊頂、墻面裝飾條等，這些構(gòu)件的主要作用是提升登機(jī)橋的美觀度和舒適度，對(duì)結(jié)構(gòu)的承載能力和動(dòng)力特性影響較小，因此在建模時(shí)可予以忽略。此外，一些連接部位的小尺寸連接件，如小型螺栓、鉚釘?shù)龋捎谄涑叽缦鄬?duì)較小，對(duì)整體結(jié)構(gòu)的剛度和質(zhì)量分布影響不大，也可以在模型中進(jìn)行簡(jiǎn)化處理。通過(guò)忽略這些次要構(gòu)件，不僅可以減少模型的單元數(shù)量和節(jié)點(diǎn)數(shù)量，降低計(jì)算量，還能使模型更加簡(jiǎn)潔明了，便于后續(xù)的分析和計(jì)算。在材料特性方面，假設(shè)登機(jī)橋的鋼結(jié)構(gòu)材料為各向同性材料。這一假設(shè)是基于鋼材在宏觀尺度下的力學(xué)性能表現(xiàn)，在一般的工程應(yīng)用中，鋼材的各向同性假設(shè)能夠滿足大多數(shù)分析的精度要求。同時(shí)，假定材料處于線彈性階段。在正常的使用荷載和工作環(huán)境下，登機(jī)橋的鋼結(jié)構(gòu)材料不會(huì)發(fā)生明顯的非線性變形，線彈性假設(shè)能夠較為準(zhǔn)確地描述材料的力學(xué)行為。這一假設(shè)使得在建立有限元模型時(shí)，可以采用線性的材料本構(gòu)關(guān)系，大大簡(jiǎn)化了計(jì)算過(guò)程。例如，在計(jì)算結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和應(yīng)變時(shí)，可以直接應(yīng)用胡克定律，通過(guò)彈性模量和泊松比等參數(shù)來(lái)描述材料的力學(xué)響應(yīng)。對(duì)于結(jié)構(gòu)的幾何形狀，在保證主要結(jié)構(gòu)特征和尺寸不變的前提下，對(duì)一些復(fù)雜的幾何細(xì)節(jié)進(jìn)行了簡(jiǎn)化。例如，登機(jī)橋的一些圓角、倒角等幾何特征，雖然在實(shí)際結(jié)構(gòu)中具有一定的作用，但在有限元分析中，這些細(xì)節(jié)對(duì)整體結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能影響相對(duì)較小，因此可以將其簡(jiǎn)化為直角或平面。此外，對(duì)于一些微小的凹凸部分，也進(jìn)行了平滑處理，以減少模型的復(fù)雜性。通過(guò)這些幾何簡(jiǎn)化措施，能夠在不影響計(jì)算精度的前提下，提高模型的生成效率和計(jì)算效率。4.2.2單元選擇與網(wǎng)格劃分選擇合適的單元類(lèi)型是建立準(zhǔn)確有限元模型的關(guān)鍵步驟之一?？紤]到浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋主要由鋼梁、鋼柱等構(gòu)件組成，這些構(gòu)件在受力過(guò)程中主要承受彎曲、拉伸和壓縮等荷載。因此，選用梁?jiǎn)卧蜌卧獊?lái)模擬登機(jī)橋的結(jié)構(gòu)。梁?jiǎn)卧ㄈ鏏NSYS中的BEAM188單元）具有較高的計(jì)算效率，能夠較好地模擬細(xì)長(zhǎng)桿件的受力特性，適用于模擬登機(jī)橋的鋼梁和鋼柱等構(gòu)件。BEAM188單元基于鐵木辛柯梁理論，考慮了剪切變形的影響，能夠準(zhǔn)確地計(jì)算梁構(gòu)件在彎曲和剪切荷載作用下的應(yīng)力和應(yīng)變。殼單元（如ANSYS中的SHELL181單元）則適用于模擬登機(jī)橋的橋面板、側(cè)板等薄壁結(jié)構(gòu)。SHELL181單元具有較高的精度，能夠準(zhǔn)確地模擬薄壁結(jié)構(gòu)在平面內(nèi)和平面外的受力情況，考慮了薄膜應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的耦合作用。通過(guò)合理地選用梁?jiǎn)卧蜌卧?，可以?zhǔn)確地模擬登機(jī)橋結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為，為后續(xù)的振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算提供可靠的模型基礎(chǔ)。網(wǎng)格劃分是有限元建模中的重要環(huán)節(jié)，它直接影響到計(jì)算結(jié)果的精度和計(jì)算效率。在對(duì)登機(jī)橋有限元模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)，采用了自適應(yīng)網(wǎng)格劃分技術(shù)。自適應(yīng)網(wǎng)格劃分能夠根據(jù)結(jié)構(gòu)的幾何形狀、受力情況以及計(jì)算精度要求，自動(dòng)調(diào)整網(wǎng)格的疏密程度。對(duì)于登機(jī)橋結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵部位，如支撐節(jié)點(diǎn)、連接部位以及應(yīng)力集中區(qū)域，采用了較細(xì)的網(wǎng)格劃分。在登機(jī)橋與候機(jī)樓的連接節(jié)點(diǎn)處，由于此處受力復(fù)雜，應(yīng)力集中現(xiàn)象較為明顯，因此對(duì)該區(qū)域進(jìn)行了細(xì)致的網(wǎng)格劃分，以提高計(jì)算結(jié)果的精度。通過(guò)較細(xì)的網(wǎng)格劃分，可以更準(zhǔn)確地捕捉到這些關(guān)鍵部位的應(yīng)力和應(yīng)變分布情況，避免因網(wǎng)格過(guò)粗而導(dǎo)致的計(jì)算誤差。而對(duì)于結(jié)構(gòu)中受力相對(duì)較小、變形較為均勻的區(qū)域，則采用了相對(duì)較粗的網(wǎng)格劃分。在登機(jī)橋的橋面板中部區(qū)域，受力相對(duì)較小，變形較為均勻，因此可以采用相對(duì)較粗的網(wǎng)格，以減少計(jì)算量，提高計(jì)算效率。在網(wǎng)格劃分過(guò)程中，還需要注意網(wǎng)格的質(zhì)量。保證網(wǎng)格的形狀規(guī)則，避免出現(xiàn)畸形網(wǎng)格，如長(zhǎng)寬比過(guò)大、內(nèi)角過(guò)小等情況。通過(guò)控制網(wǎng)格的質(zhì)量，可以提高計(jì)算的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。一般來(lái)說(shuō)，網(wǎng)格的長(zhǎng)寬比應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，內(nèi)角應(yīng)大于一定值，以確保計(jì)算結(jié)果的可靠性。通過(guò)合理的網(wǎng)格劃分，既能保證計(jì)算結(jié)果的精度，又能提高計(jì)算效率，為后續(xù)的振動(dòng)響應(yīng)分析提供良好的模型基礎(chǔ)。4.2.3邊界條件設(shè)置根據(jù)浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋的實(shí)際支撐情況，合理設(shè)置邊界條件是準(zhǔn)確模擬其在行人激勵(lì)下振動(dòng)響應(yīng)的重要前提。登機(jī)橋的一端與候機(jī)樓固定連接，在有限元模型中，將這一端的節(jié)點(diǎn)在三個(gè)方向（x、y、z方向）的平動(dòng)自由度和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度全部約束，模擬其固定端的邊界條件。這種約束方式能夠準(zhǔn)確地反映登機(jī)橋與候機(jī)樓連接部位的實(shí)際受力和變形情況，確保模型在該端的力學(xué)行為與實(shí)際結(jié)構(gòu)一致。在實(shí)際運(yùn)行中，登機(jī)橋與候機(jī)樓的連接部位通過(guò)強(qiáng)大的錨固裝置和結(jié)構(gòu)連接體系，限制了登機(jī)橋在各個(gè)方向的位移和轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證登機(jī)橋在各種工況下的穩(wěn)定性。登機(jī)橋的另一端與飛機(jī)艙門(mén)相連，由于飛機(jī)在?？窟^(guò)程中會(huì)受到各種因素的影響，如風(fēng)力、地面不平度等，導(dǎo)致飛機(jī)與登機(jī)橋之間的連接并非完全剛性。在有限元模型中，將與飛機(jī)相連一端的節(jié)點(diǎn)設(shè)置為彈性支撐邊界條件。通過(guò)定義彈簧單元來(lái)模擬飛機(jī)與登機(jī)橋之間的彈性連接，彈簧單元的剛度系數(shù)根據(jù)實(shí)際的連接情況和相關(guān)的力學(xué)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行確定。例如，通過(guò)對(duì)飛機(jī)?？窟^(guò)程中登機(jī)橋與飛機(jī)連接部位的受力和變形進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，獲取實(shí)際的剛度參數(shù)，然后在有限元模型中進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。這種彈性支撐邊界條件能夠更真實(shí)地反映登機(jī)橋與飛機(jī)連接端的力學(xué)特性，考慮到了連接部位的柔性和變形情況，使模型的計(jì)算結(jié)果更加準(zhǔn)確。除了上述兩端的邊界條件外，還需要考慮登機(jī)橋在使用過(guò)程中可能受到的其他約束和支撐。登機(jī)橋在運(yùn)行過(guò)程中，可能會(huì)受到一些輔助支撐結(jié)構(gòu)的作用，如在登機(jī)橋的某些部位設(shè)置的臨時(shí)支撐或?qū)蜓b置。在有限元模型中，根據(jù)這些輔助支撐結(jié)構(gòu)的實(shí)際位置和作用方式，合理地設(shè)置相應(yīng)的約束條件。對(duì)于臨時(shí)支撐，將其與登機(jī)橋接觸的節(jié)點(diǎn)在相應(yīng)方向上的自由度進(jìn)行約束；對(duì)于導(dǎo)向裝置，根據(jù)其導(dǎo)向方向，約束相應(yīng)的自由度。通過(guò)準(zhǔn)確地設(shè)置這些邊界條件，能夠全面地模擬登機(jī)橋在實(shí)際使用過(guò)程中的力學(xué)狀態(tài)，為后續(xù)的振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算提供可靠的模型邊界條件。4.3振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算結(jié)果與分析4.3.1不同工況下的振動(dòng)響應(yīng)通過(guò)數(shù)值模擬，計(jì)算了浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋在不同行人密度和步頻工況下的振動(dòng)響應(yīng)，包括加速度和位移。在行人密度方面，分別考慮了行人密度為0.5人/m2、1人/m2、1.5人/m2和2人/m2的情況。當(dāng)行人密度為0.5人/m2時(shí)，登機(jī)橋的豎向加速度響應(yīng)最大值約為0.05m/s2，側(cè)向加速度響應(yīng)最大值約為0.01m/s2；位移響應(yīng)在豎向方向最大值約為0.003m，側(cè)向方向最大值約為0.001m。隨著行人密度增加到1人/m2，豎向加速度響應(yīng)最大值上升至約0.08m/s2，側(cè)向加速度響應(yīng)最大值達(dá)到約0.02m/s2；豎向位移最大值約為0.005m，側(cè)向位移最大值約為0.0015m。當(dāng)行人密度達(dá)到1.5人/m2時(shí)，豎向加速度最大值進(jìn)一步增大到約0.12m/s2，側(cè)向加速度最大值約為0.03m/s2；豎向位移最大值約為0.007m，側(cè)向位移最大值約為0.002m。而當(dāng)行人密度為2人/m2時(shí)，豎向加速度響應(yīng)最大值可達(dá)約0.18m/s2，側(cè)向加速度響應(yīng)最大值約為0.05m/s2；豎向位移最大值約為0.01m，側(cè)向位移最大值約為0.003m。可以看出，隨著行人密度的增加，登機(jī)橋的加速度和位移響應(yīng)均呈現(xiàn)明顯的增大趨勢(shì)，這是因?yàn)樾腥藬?shù)量的增多導(dǎo)致作用在登機(jī)橋上的總荷載增大，從而引起結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)加劇。在步頻方面，考慮了步頻為1.8Hz、2.0Hz和2.2Hz的工況。當(dāng)步頻為1.8Hz時(shí)，豎向加速度響應(yīng)最大值約為0.1m/s2，側(cè)向加速度響應(yīng)最大值約為0.02m/s2；豎向位移最大值約為0.006m，側(cè)向位移最大值約為0.0015m。當(dāng)步頻增加到2.0Hz時(shí)，豎向加速度響應(yīng)最大值增大到約0.15m/s2，側(cè)向加速度響應(yīng)最大值約為0.03m/s2；豎向位移最大值約為0.008m，側(cè)向位移最大值約為0.002m。當(dāng)步頻達(dá)到2.2Hz時(shí)，豎向加速度響應(yīng)最大值進(jìn)一步增大到約0.2m/s2，側(cè)向加速度響應(yīng)最大值約為0.04m/s2；豎向位移最大值約為0.012m，側(cè)向位移最大值約為0.0025m。步頻的增加同樣使得登機(jī)橋的振動(dòng)響應(yīng)增大，這是因?yàn)椴筋l的提高意味著行人激勵(lì)荷載的頻率增加，當(dāng)激勵(lì)頻率接近登機(jī)橋的固有頻率時(shí)，會(huì)引起結(jié)構(gòu)的共振效應(yīng)，導(dǎo)致振動(dòng)響應(yīng)顯著增大。4.3.2結(jié)果分析與討論從計(jì)算結(jié)果可以看出，登機(jī)橋的振動(dòng)響應(yīng)與行人密度和步頻密切相關(guān)。隨著行人密度的增加，登機(jī)橋所承受的荷載增大，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的加速度和位移響應(yīng)隨之增大。在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，當(dāng)旅客集中登機(jī)或下機(jī)時(shí)，行人密度會(huì)顯著增加，此時(shí)登機(jī)橋的振動(dòng)響應(yīng)也會(huì)明顯加劇，可能會(huì)對(duì)旅客的舒適度產(chǎn)生較大影響。因此，合理控制行人密度對(duì)于提高登機(jī)橋的振動(dòng)舒適性具有重要意義。例如，可以通過(guò)優(yōu)化登機(jī)流程，合理安排旅客登機(jī)時(shí)間，避免旅客在登機(jī)橋上過(guò)度集中，從而降低行人密度，減少登機(jī)橋的振動(dòng)響應(yīng)。步頻的變化對(duì)登機(jī)橋振動(dòng)響應(yīng)的影響也較為顯著。當(dāng)步頻接近登機(jī)橋的固有頻率時(shí)，會(huì)引發(fā)共振現(xiàn)象，使得振動(dòng)響應(yīng)急劇增大。在浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋的實(shí)際情況中，部分旅客在趕飛機(jī)時(shí)可能會(huì)加快腳步，導(dǎo)致步頻升高，這就增加了共振發(fā)生的可能性。為了避免共振對(duì)登機(jī)橋振動(dòng)舒適性的不利影響，可以通過(guò)調(diào)整登機(jī)橋的結(jié)構(gòu)參數(shù)，改變其固有頻率，使其與常見(jiàn)的行人步頻范圍錯(cuò)開(kāi)。例如，通過(guò)增加結(jié)構(gòu)的剛度或改變結(jié)構(gòu)的質(zhì)量分布，提高登機(jī)橋的固有頻率，從而降低共振發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。此外，對(duì)比豎向和側(cè)向的振動(dòng)響應(yīng)可以發(fā)現(xiàn)，豎向加速度和位移響應(yīng)通常大于側(cè)向響應(yīng)。這是因?yàn)樾腥诵凶邥r(shí)產(chǎn)生的豎向激勵(lì)力幅值相對(duì)較大，是導(dǎo)致登機(jī)橋振動(dòng)的主要因素。然而，側(cè)向響應(yīng)也不容忽視，在某些情況下，如人群同步行走或行人行走不穩(wěn)定時(shí)，側(cè)向激勵(lì)力可能會(huì)對(duì)登機(jī)橋的振動(dòng)產(chǎn)生不可忽視的影響，甚至可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的側(cè)向失穩(wěn)。因此，在登機(jī)橋的設(shè)計(jì)和分析中，需要同時(shí)考慮豎向和側(cè)向的振動(dòng)響應(yīng)，采取相應(yīng)的措施來(lái)保證結(jié)構(gòu)在兩個(gè)方向上的振動(dòng)舒適性和穩(wěn)定性。例如，可以在登機(jī)橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，增加側(cè)向支撐或加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，以提高結(jié)構(gòu)抵抗側(cè)向振動(dòng)的能力。綜合考慮行人密度和步頻對(duì)登機(jī)橋振動(dòng)響應(yīng)的影響，在實(shí)際運(yùn)營(yíng)和設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)機(jī)場(chǎng)的實(shí)際旅客流量和行人行走習(xí)慣，合理評(píng)估登機(jī)橋的振動(dòng)舒適性，并采取相應(yīng)的減振措施。例如，在旅客流量較大的時(shí)段，可以加強(qiáng)對(duì)登機(jī)橋的監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)振動(dòng)異常情況，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理。在登機(jī)橋的設(shè)計(jì)階段，可以通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、增加阻尼裝置等方式，提高登機(jī)橋的振動(dòng)舒適性和結(jié)構(gòu)安全性。五、登機(jī)橋振動(dòng)舒適性評(píng)價(jià)5.1振動(dòng)舒適性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)5.1.1國(guó)內(nèi)外相關(guān)規(guī)范目前，國(guó)際上針對(duì)登機(jī)橋振動(dòng)舒適性評(píng)價(jià)的專門(mén)規(guī)范相對(duì)較少，大多參考人行天橋或建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)舒適度相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO規(guī)范雖未對(duì)登機(jī)橋作出專門(mén)規(guī)定，但其中關(guān)于人行橋振動(dòng)舒適度的豎向振動(dòng)加速度限值臨界曲線（行人運(yùn)動(dòng)中）在登機(jī)橋振動(dòng)舒適性評(píng)價(jià)中具有重要參考價(jià)值。該曲線依據(jù)不同振動(dòng)頻率給出了相應(yīng)的豎向加速度限值，為評(píng)估登機(jī)橋豎向振動(dòng)對(duì)人體舒適度的影響提供了量化依據(jù)。在國(guó)內(nèi)，同樣缺乏專門(mén)針對(duì)登機(jī)橋振動(dòng)舒適性的規(guī)范。我國(guó)CJJ69-95《城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范》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”，此規(guī)定可作為登機(jī)橋設(shè)計(jì)和評(píng)估時(shí)避免共振的參考，確保登機(jī)橋在行人激勵(lì)下不會(huì)因共振而產(chǎn)生過(guò)大振動(dòng)，影響旅客舒適度和結(jié)構(gòu)安全。此外，在一些機(jī)場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)和旅客反饋，也制定了相應(yīng)的登機(jī)橋振動(dòng)舒適度標(biāo)準(zhǔn)。例如，某機(jī)場(chǎng)規(guī)定當(dāng)人行密度為2人/m2時(shí)，豎向加速度應(yīng)小于0.22m/s2，側(cè)向加速度限值為豎向加速度小于0.10m/s2，這些經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋的振動(dòng)舒適性評(píng)價(jià)具有一定的借鑒意義。5.1.2評(píng)價(jià)指標(biāo)選取綜合考慮國(guó)內(nèi)外相關(guān)規(guī)范以及登機(jī)橋的實(shí)際使用情況，選取豎向和側(cè)向加速度限值作為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。豎向加速度直接影響旅客行走時(shí)的平穩(wěn)感和安全感，過(guò)大的豎向加速度會(huì)使旅客感覺(jué)橋體晃動(dòng)劇烈，產(chǎn)生不適和恐懼心理。側(cè)向加速度則主要影響旅客行走時(shí)的側(cè)向穩(wěn)定性，當(dāng)側(cè)向加速度過(guò)大時(shí)，旅客在行走過(guò)程中可能需要不斷調(diào)整身體姿態(tài)來(lái)保持平衡，增加了行走的難度和不穩(wěn)定性，同樣會(huì)降低旅客的舒適度。除了加速度限值，振動(dòng)頻率范圍也是重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。如前文所述，行人正常行走步頻介于1.6Hz（慢走）和2.4Hz（快走）之間，當(dāng)?shù)菣C(jī)橋的固有頻率接近這個(gè)范圍時(shí)，容易引發(fā)共振，導(dǎo)致振動(dòng)加劇。因此，在評(píng)價(jià)登機(jī)橋振動(dòng)舒適性時(shí)，需要關(guān)注其固有頻率與行人步頻的關(guān)系，確保登機(jī)橋在正常使用情況下不會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象。同時(shí)，還需考慮振動(dòng)的持續(xù)時(shí)間對(duì)旅客舒適度的影響。如果振動(dòng)持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，即使加速度和頻率在允許范圍內(nèi)，也可能會(huì)使旅客產(chǎn)生疲勞和厭煩情緒。在實(shí)際評(píng)價(jià)中，可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)振動(dòng)超過(guò)一定閾值的持續(xù)時(shí)間，來(lái)綜合評(píng)估振動(dòng)舒適性。例如，當(dāng)豎向加速度超過(guò)0.1m/s2的持續(xù)時(shí)間超過(guò)10s時(shí)，可認(rèn)為振動(dòng)舒適性較差，需要采取相應(yīng)的措施進(jìn)行改善。5.2基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的舒適性評(píng)價(jià)5.2.1現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方案設(shè)計(jì)為準(zhǔn)確評(píng)估浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓登機(jī)橋的振動(dòng)舒適性，在登機(jī)橋現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展了全面且細(xì)致的測(cè)試工作。在測(cè)點(diǎn)布置方面，綜合考慮登機(jī)橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和行人激勵(lì)下的振動(dòng)分布規(guī)律，選取了多個(gè)具有代表性的位置設(shè)置測(cè)點(diǎn)。在登機(jī)橋的跨中位置，由于此處通常是振動(dòng)響應(yīng)最為顯著的區(qū)域，設(shè)置了3個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別用于測(cè)量豎向、橫向和縱向的振動(dòng)響應(yīng)。在登機(jī)橋與候機(jī)樓連接的固定端，布置了2個(gè)測(cè)點(diǎn)，主要測(cè)量該部位在行人激勵(lì)下的位移和加速度變化，以分析固定端對(duì)登機(jī)橋整體振動(dòng)的約束作用。在登機(jī)橋與飛機(jī)連接的活動(dòng)端，同樣設(shè)置了2個(gè)測(cè)點(diǎn)，重點(diǎn)關(guān)注活動(dòng)端在不同工況下的振動(dòng)特性，以及與飛機(jī)連接部位的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。此外，在登機(jī)橋的1/4跨和3/4跨位置，也分別布置了1個(gè)測(cè)點(diǎn)，用于監(jiān)測(cè)這些部位的振動(dòng)情況，以便全面掌握登機(jī)橋在不同位置的振動(dòng)分布。測(cè)試儀器的選擇對(duì)于獲取準(zhǔn)確可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)至關(guān)重要。本次測(cè)試選用了高精度的加速度傳感器