行走激勵下人行天橋結(jié)構(gòu)的振動分析及其舒適度評價.pdf

1、隨著高強輕質(zhì)材料使用的增多和對結(jié)構(gòu)形式美學(xué)要求的提高，現(xiàn)代人行天橋變得越來越輕柔、大跨、低阻尼化。近年來，一些人行天橋發(fā)生了由行人激勵引起的大幅度振動，嚴重影響到橋上行人行走舒適性甚至結(jié)構(gòu)安全性。人行天橋人致振動問題已經(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。對現(xiàn)有研究成果的總結(jié)表明，目前對人行荷載，尤其是側(cè)向荷載特性的認識還存在很大不足，現(xiàn)有的人行天橋在行走激勵下的振動分析方法的較多簡化和假設(shè)與實際規(guī)律有較大差異。因此本文對行

2、人引起的人行天橋振動問題中的人行荷載特性、人致振動機理以及振動舒適度評價方法等進行了研究，成果主要如下： 1．對人行天橋的人致振動計算方法進行了詳細的闡述和研究，包括強迫振動、自激振動、參數(shù)振動和隨機振動幾種理論。當采用傅立葉級數(shù)模型描述步行力特性時，人行天橋的人致振動可簡化為強迫共振問題，但通常的強迫振動理論不適用于描述人--橋相互作用的過程和行人同步調(diào)激勵的發(fā)生機理。參數(shù)振動理論是人行天橋人致振動問題一種新的詮釋，本文分析表

3、明當人行天橋豎向與側(cè)向模態(tài)耦合時，有可能發(fā)生豎向激勵參激引起側(cè)向振動。人行天橋人致振動問題還可以在頻域上采用隨機振動方法分析。 2．總結(jié)了人體振動舒適度評價領(lǐng)域的研究成果，比較分析了高層建筑風振、樓板、海洋平臺冰激及波浪作用等領(lǐng)域內(nèi)振動舒適度的評價方法。對人行天橋振動舒適度的荷載取值、舒適度指標的選取進行了討論，結(jié)合舒適度評價領(lǐng)域的最新研究成果，在現(xiàn)有評估方法的基礎(chǔ)上，建立了改進的人行天橋人致振動舒適度評價方法，提出了關(guān)于人行天

4、橋的振動煩惱率模型及計算方法，彌補了傳統(tǒng)評價方法只能對舒適與否作出判斷，而無法進一步對不滿人數(shù)進行估計的不足。 3．以某人行天橋為實例，對其人致振動下正常使用行進行了評估。本文首先以實測動力響應(yīng)為依據(jù)，對所建有限元模型進行了參數(shù)分析與參數(shù)修正，最終建立了足夠精度的基準有限元模型；其次采用四種人行荷載工況，利用有限元進行了時程響應(yīng)分析，分析找到了實測與模擬共同的人行荷載工況，且說明該橋豎向和側(cè)向都有若干振型的自振頻率落在步行力頻率