人行橋豎向動力響應研究及振動控制.pdf

1、由于新型高強材料的應用日益廣泛、結(jié)構(gòu)設計施工水平的不斷提高以及審美偏向于結(jié)構(gòu)的纖細，人行橋正朝著大跨纖細的方向發(fā)展，其固有頻率也隨之降低。當人行橋的固有頻率無法避開行人步頻范圍時，將有可能發(fā)生大幅人致振動響應，從而影響行人的行走舒適性甚至結(jié)構(gòu)的安全。本文研究了城市人行橋的豎向人致振動問題，以綿陽一座發(fā)振人行橋為工程背景綜合比較了三種豎向人致振動響應分析方法的精度，并設計了一套調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)對該橋進行振動控制。主要內(nèi)容及結(jié)論如下

2、:
　　 (1)詳細介紹了國內(nèi)外有關步行力的研究成果及步行力荷載時域模型，然后對四種國外應用較廣的人行橋設計規(guī)范（指南）中關于步行力荷載模型及動力使用性能標準的內(nèi)容做了一個詳細的介紹并比較了相互之間的差異。
　　 (2)基于強迫振動理論推導了單人過橋引起的振動響應分析方法;介紹了三種人群過橋下的豎向振動響應分析方法，即Monte Carlo法、隨機振動理論法以及反應譜法。以綿陽一發(fā)生明顯豎向振動的人行橋為例，分析了單人過

3、橋及人群過橋下的結(jié)構(gòu)豎向動力反應。對單人過橋的分析顯示該橋的動力響應主要由一階模態(tài)引起。三種人群過橋豎向響應分析結(jié)果表明:在步頻均值接近橋梁基頻時，三種方法的計算結(jié)果接近;而當步頻均值遠離橋梁基頻時，反應譜法計算的結(jié)果誤差較大。
　　 (3)分析了兩種不同人群密度及步頻均值對人致振動響應的影響。當人群密度為0.2人/m2時，該人行橋的豎向動力響應能滿足規(guī)范對舒適性的要求。當人群密度為1.0人/m2時，步頻均值為1.82Hz時，該

4、人行橋的豎向動力響應能滿足規(guī)范對舒適性的要求;而步頻均值為2.0Hz時，該人行橋的豎向動力響應超過了ISO10137以及歐洲規(guī)范5所規(guī)定的限值。
　　 (4)闡述了TMD系統(tǒng)的工作原理及最優(yōu)參數(shù)的計算方法，然后設計了一套TMD系統(tǒng)對本文人行橋進行振動控制。對安裝TMD系統(tǒng)前后的人行橋進行了等效模態(tài)阻尼比及實際人群下的豎向動力響應分析仿真，驗證了減振系統(tǒng)的有效性。進而考慮了結(jié)構(gòu)頻率變化、TMD頻率變化等因素引起的頻率比變化后的TM