Белых И.В.
Дейли К.М.
Белых В.Н.

Возникновение неустойчивости мостов, вызываемой пешеходами, традиционно связывают с синхронизацией шагов. Однако эта точка зрения подвергается сомнению. В данной статье используется биомеханическая модель пешехода в виде активного обратного маятника для анализа среднего вклада одного пешехода в некоррелированную динамику толпы и колебания моста. Получено, что в зависимости от соотношения частот вибрации моста и частоты шагов пешеход может усиливать вибрацию моста или, что удивительно, отбирая энергию у моста, демпфировать его колебания. В частности, показано, что различные комбинации частот колебаний моста и шагов пешеходов, соответствующие одинаковым или близким частотным соотношениям, могут вызывать две совершенно разные динамики моста с усилением или подавлением колебаний вдали от резонансов.

На английском языке
Pedestrian-induced bridge instability: the role of frequency ratios
Belykh I.V., Daley K.M. and Belykh V.N.

The emergence of pedestrian-induced instability is traditionally associated with crowd synchrony; however, this view has been challenged. In this paper, we use a bio-mechanically inspired inverted pendulum model of human balance to analyze the average contribution of a single pedestrian to possibly uncorrelated crowd dynamics and bridge oscillations. We demonstrate that depending on the ratio of the bridge vibration and pedestrian walking frequencies, the pedestrian can amplify bridge shaking or, surprisingly, extract energy from the bridge, mitigating bridge oscillations. In particular, we show that different combinations of the bridge and pedestrian frequencies corresponding to the same or close frequency ratios can trigger two drastically different bridge dynamics, enhanced or suppressed far from the resonances.

DOI: https://doi.org/10.52452/00213462_2021_64_10_777