行走激勵(lì)下人行天橋結(jié)構(gòu)的振動(dòng)分析及其舒適度評(píng)價(jià).pdf

1、隨著高強(qiáng)輕質(zhì)材料使用的增多和對(duì)結(jié)構(gòu)形式美學(xué)要求的提高，現(xiàn)代人行天橋變得越來(lái)越輕柔、大跨、低阻尼化。近年來(lái)，一些人行天橋發(fā)生了由行人激勵(lì)引起的大幅度振動(dòng)，嚴(yán)重影響到橋上行人行走舒適性甚至結(jié)構(gòu)安全性。人行天橋人致振動(dòng)問(wèn)題已經(jīng)受到包括結(jié)構(gòu)工程、橋梁工程等在內(nèi)的多學(xué)科的關(guān)注。對(duì)現(xiàn)有研究成果的總結(jié)表明，目前對(duì)人行荷載，尤其是側(cè)向荷載特性的認(rèn)識(shí)還存在很大不足，現(xiàn)有的人行天橋在行走激勵(lì)下的振動(dòng)分析方法的較多簡(jiǎn)化和假設(shè)與實(shí)際規(guī)律有較大差異。因此本文對(duì)行

2、人引起的人行天橋振動(dòng)問(wèn)題中的人行荷載特性、人致振動(dòng)機(jī)理以及振動(dòng)舒適度評(píng)價(jià)方法等進(jìn)行了研究，成果主要如下： 1．對(duì)人行天橋的人致振動(dòng)計(jì)算方法進(jìn)行了詳細(xì)的闡述和研究，包括強(qiáng)迫振動(dòng)、自激振動(dòng)、參數(shù)振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)幾種理論。當(dāng)采用傅立葉級(jí)數(shù)模型描述步行力特性時(shí)，人行天橋的人致振動(dòng)可簡(jiǎn)化為強(qiáng)迫共振問(wèn)題，但通常的強(qiáng)迫振動(dòng)理論不適用于描述人--橋相互作用的過(guò)程和行人同步調(diào)激勵(lì)的發(fā)生機(jī)理。參數(shù)振動(dòng)理論是人行天橋人致振動(dòng)問(wèn)題一種新的詮釋，本文分析表

3、明當(dāng)人行天橋豎向與側(cè)向模態(tài)耦合時(shí)，有可能發(fā)生豎向激勵(lì)參激引起側(cè)向振動(dòng)。人行天橋人致振動(dòng)問(wèn)題還可以在頻域上采用隨機(jī)振動(dòng)方法分析。 2．總結(jié)了人體振動(dòng)舒適度評(píng)價(jià)領(lǐng)域的研究成果，比較分析了高層建筑風(fēng)振、樓板、海洋平臺(tái)冰激及波浪作用等領(lǐng)域內(nèi)振動(dòng)舒適度的評(píng)價(jià)方法。對(duì)人行天橋振動(dòng)舒適度的荷載取值、舒適度指標(biāo)的選取進(jìn)行了討論，結(jié)合舒適度評(píng)價(jià)領(lǐng)域的最新研究成果，在現(xiàn)有評(píng)估方法的基礎(chǔ)上，建立了改進(jìn)的人行天橋人致振動(dòng)舒適度評(píng)價(jià)方法，提出了關(guān)于人行天

4、橋的振動(dòng)煩惱率模型及計(jì)算方法，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法只能對(duì)舒適與否作出判斷，而無(wú)法進(jìn)一步對(duì)不滿人數(shù)進(jìn)行估計(jì)的不足。 3．以某人行天橋?yàn)閷?shí)例，對(duì)其人致振動(dòng)下正常使用行進(jìn)行了評(píng)估。本文首先以實(shí)測(cè)動(dòng)力響應(yīng)為依據(jù)，對(duì)所建有限元模型進(jìn)行了參數(shù)分析與參數(shù)修正，最終建立了足夠精度的基準(zhǔn)有限元模型；其次采用四種人行荷載工況，利用有限元進(jìn)行了時(shí)程響應(yīng)分析，分析找到了實(shí)測(cè)與模擬共同的人行荷載工況，且說(shuō)明該橋豎向和側(cè)向都有若干振型的自振頻率落在步行力頻率