【摘 要】
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随着社会经济和旅游业的快速发展,我国各地景区纷纷建造3D人行玻璃桥,以此吸引游客游览,并推动当地旅游业的快速发展。为了追求美观,人行桥往往具有大跨、轻柔的特点,尤其是跨越能力最大的悬索桥,其固有频率和阻尼也越来越小。当人行桥自振频率处于行人荷载步频1.25～2.3Hz之间时,极易引起人桥共振,轻则给行人带来恐慌,重则可能引起结构安全问题。因此,本文针对人行悬索桥,开展人行荷载作用下的振动舒适度评估
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随着社会经济和旅游业的快速发展,我国各地景区纷纷建造3D人行玻璃桥,以此吸引游客游览,并推动当地旅游业的快速发展。为了追求美观,人行桥往往具有大跨、轻柔的特点,尤其是跨越能力最大的悬索桥,其固有频率和阻尼也越来越小。当人行桥自振频率处于行人荷载步频1.25～2.3Hz之间时,极易引起人桥共振,轻则给行人带来恐慌,重则可能引起结构安全问题。因此,本文针对人行悬索桥,开展人行荷载作用下的振动舒适度评估及减振控制研究具有重要的现实意义。本文通过建立某景区人行悬索桥有限元模型的方式,对比研究了不同规范下行人荷载模式的优势与不足,为人行桥动力响应计算提供参考;然后针对不满足规范舒适度要求的情况,引入Tuned Mass Damper（调谐质量阻尼器,简称TMD）减振装置对人行悬索桥进行减振控制分析,并基于敏感性分析的方法,对Multiple Tuned Mass Damper（多重调谐质量阻尼器,简称MTMD）的参数进行优化分析。本文主要研究工作与结论如下:（1）建立某景区人行玻璃悬索人行桥的有限元模型,通过自振特性分析,发现多阶自振频率皆处于行人步行范围之内,容易发生人桥共振,因此提出了人行悬索桥易出现影响行人行走的舒适度问题。（2）总结对比了四种规范下的人行荷载模型和舒适度标准,并分别通过模拟得到了以峰值加速度为控制指标的振动响应,发现在国际ISO规范下的结构响应整体大于其它规范,出现多处不满足舒适度要求的情况,由此可见国际ISO规范更加严格,建议本桥在考虑减振控制时选用该规范进行研究。（3）针对人行桥振动加速度超限问题,基于敏感性分析的方法对MTMD参数进行优化。在总结TMD原理和MTMD原理的基础上,通过有限元模拟研究,验证了TMD对结构的振动控制较为有效。但由于TMD的去谐效应,在结构某些地方会出现―负作用‖。为了提高MTMD的鲁棒性,提出基于敏感性分析的方法对MTMD参数优化,分别对总质量比、频带宽度、中心频率比和TMD个数进行优化,研究结果表明:本案例的最佳总质量比为3%,最佳频带宽度为0.15,最佳中心频率比为1,最佳TMD个数为6个。通过与传统MTMD参数优化模型对比,验证了参数敏感性方法下的MTMD优化是切实可行的。
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