混凝土叠合楼板人致荷载振动舒适度试验研究

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本文系统开展了混凝土带肋底板-钢筋混凝土叠合板(后简称叠合板)的人致振动舒适度研究,包括基于测力板的人致荷载模型研究、叠合板振动特性及响应研究、振动舒适度评价研究、基于脑电的振动舒适度评价指标研究等,具体内容如下:(1)通过测力板试验测得了19位测试者在步行及跑步激励下的单人单步荷载时程曲线;将得到的单人单步荷载时程曲线进行傅里叶级数展开,统计了动载因子、相位角与单步荷载持续时间的实测值并进行了最小二乘法线性回归,得到了动载因子、相位角与单步荷载持续时间的线性回归公式,进一步拟合得到了步行与跑步激励作用下单步荷载模型的计算公式;并根据高频录像的结果给出了激励过程中各动作的时间占比关系,采用时程拓展法得到了步行与跑步激励作用下的连续激励荷载模型;(2)以混凝土带肋叠合板为研究对象,测试并记录了以跨度(7m、8m)、预应力大小(0.53ftpk、0.75ft pk)为参数的4块带肋叠合板试件在人致荷载(落足、跳跃、步行与跑步)作用下及2块7m叠合板试件底板在施工荷载作用下的加速度响应,分析了叠合板的动力响应参数(加速度及RMS加速度峰值、阻尼比、基本频率);通过人体舒适度感知试验,得到了用于评价叠合板振动舒适度的RMS加速度阈值;(3)通过有限元计算程序SAP2000,建立了叠合板的有限元模型,计算得到了有限元模型的基本频率及对应模态并与实测结果进行了对比,通过向叠合板的有限元模型输入步行、跑步实测荷载与步行、跑步拟合荷载模型,得到了实测荷载及拟合荷载模型激励下模型跨中节点加速度时程响应,并与实测跨中加速度时程响应进行了对比,验证了有限元模型以及拟合荷载模型的正确性;对影响叠合板动力响应的参数进行了分析,包括叠合板跨度、厚度、人致荷载模型频率、人体体重,提出了用于计算带肋叠合板基本频率、加速度峰值的计算公式;(4)设计并进行了基于脑电的振动舒适度评价指标研究,通过事件相关电位(后简称ERP)曲线分析,得到了P2峰值及潜伏时间与RMS加速度具有一定的正相关关系;通过脑电图(后简称EEG)节律分析,发现θ、α节律占比与RMS加速度具有较强的负线性关系。
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