行人—桥梁多自由度系统耦合振动研究

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随着社会进步与城市建设的不断发展,城市人行天桥也得到了快速的发展。越来越宽阔的路面也导致了天桥的跨度不断增大,这些大跨度的人行天桥第1阶自振频率往往不能满足我国规范的要求既人行天桥的上部结构的竖向自振频率不应小于3Hz。由于自振频率与行人的行走频率接近导致的人桥共振和人体不舒适感机会增加,严重者会影响到结构的安全性与正常使用。然而现在国内外对行人—桥梁相互作用机理和人体舒适度评价标准还没有一个具有广泛认可度的标准,因此开展对人桥振动机理的研究以及对借助多自由度人体模型和桥梁的相互作用来研究桥梁舒适度评价无疑具有重要的工程价值和意义。本文对国内外关于行人脚步荷载、人桥的相互作用、人体舒适度评价等方面研究现状及存在的问题进行总结和回顾,并在此基础上做了如下工作:分别计算了桥梁在常量力模型、简谐力模型、质量块模型、单自由度模型和多自由度模型作用下的位移、速度、加速度响应,比较各个模型之间的数据,分析其数据差异的原因及各个模型的优缺点。借助上面的研究成果,针对不同行人模型以及不同行人密度,对岗顶人行天桥进行了舒适度评价,并比较各个模型在舒适度评价中的敏感度和合理程度。然后我们选取多自由度耦合模型,借助最大加速度响应这一评价准则,进行参数敏感性分析,研究该模型各个参数的变化对人—桥响应的影响。
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