基于響應(yīng)譜方法的人行橋人致振動響應(yīng)研究.pdf

1、隨著人行橋振動問題的日益突出，人行橋人致振動分析逐漸成為現(xiàn)代人行橋設(shè)計的一項重要內(nèi)容。作為行人荷載的主要描述形式，確定行人步行力模型是開展人行橋人致振動分析的先決條件。行人-橋梁相互作用則使得結(jié)構(gòu)動力學中傳統(tǒng)的荷載-響應(yīng)關(guān)系不再適用于人行橋的人致振動計算，因此明確人-橋相互作用效應(yīng)成為人行橋人致振動分析中的關(guān)鍵點所在。而建立簡單實用的人行橋人致振動分析方法、使其便于工程設(shè)計人員計算使用，則是人行橋人致振動研究工作的最終落腳點。
　

2、　圍繞上述問題，本文共進行了6章的研究。第1章對人致振動事故造成的重大影響、行人步行力荷載的研究現(xiàn)狀、人-橋相互作用計算理論以及人行橋人致振動計算方法進行了綜述。第2章重點研究了行人步行力模型以及影響步行力模型的行人步行參數(shù)。第3、4章則建立人-橋相互作用分析的理論框架，提出了人-橋相互作用效應(yīng)的計算公式。第5章研究了人行橋人致振動的計算理論及方法，建立了人行橋人致振動響應(yīng)譜。第6章作為計算示例，應(yīng)用響應(yīng)譜方法對No.47人行橋的人致振

3、動進行了計算，并與現(xiàn)場測試結(jié)果對比驗證了該方法的可靠性。最后給出了研究結(jié)論及展望。本文進行的有特色的研究工作主要有:
　　1)在系統(tǒng)闡述現(xiàn)有行人步行力模型的基礎(chǔ)上，提出了基于時域的、徹底的行人步行力隨機模型，該模型能同時考慮群體以及個體雙重變異性特征。
　　2)系統(tǒng)地研究了行人步行力模型中步行參數(shù)的分布特征，尤其是利用峰值識別方法從加速度信號中提取出行人瞬時步頻，提出了行人瞬時步頻總體上服從方差為均勻隨機數(shù)的正態(tài)分布模型。<

4、br>　　3)從人體動力學的觀點出發(fā)，運用結(jié)構(gòu)動力學中第一、二類拉格朗日分析法建立了行人步行過程的被動式行走非線性動力學模型，該模型分為單、雙腿支撐階段兩個子模型，模型充分考慮了行人足底壓力中心在步行過程中的前移特征、模仿了行人的基本步行動作。論文還對模型中涉及到的微分-代數(shù)方程的求解方法、穩(wěn)態(tài)步伐的確定思路等進行了詳細論述，并利用平衡分析法從該模型的分析結(jié)果中導(dǎo)出了行人步行力荷載的表達式。
　　4)以行人平衡控制方法為研究目的，

5、引入了行人線性倒擺模型，利用瞬時捕獲點理論推導(dǎo)了行人落腳平衡控制方程，并將其應(yīng)用到本文的行人動力學模型中進行平衡控制。
　　5)利用行人落腳點平衡控制方法，借助于強迫振動法識別氣動導(dǎo)數(shù)的模式，研究了行人在振動環(huán)境下的步行力特征，提出了人-橋相互作用的評價方法，并從理論上給出了單個行人與橋梁之間的相互作用計算公式;指出了人-橋相互作用中的附加阻尼效應(yīng)隨著橋梁振幅的增加而降低，從而意味著人行橋人致振動振幅越大，結(jié)構(gòu)整體有效阻尼越小，因

6、此越容易引發(fā)更大幅度的振動。
　　6)開展了人-橋相互作用強迫振動試驗，研究了人-橋相互作用的整體效應(yīng)，并結(jié)合理論分析結(jié)果，修正、完善了人-橋相互作用效應(yīng)的單人計算公式。
　　7)基于強迫振動理論，系統(tǒng)闡述了人行橋人致振動的時域分析法，采用數(shù)值模擬手段并結(jié)合極值分布理論，建立了人行橋人致振動參考響應(yīng)譜，通過系統(tǒng)的參數(shù)分析獲取了各項調(diào)整系數(shù)，從而將參考響應(yīng)譜拓展為廣義響應(yīng)譜。論文還就如何考慮人-橋相互作用效應(yīng)提出了具體的修正方