基于響應(yīng)譜方法的人行橋人致振動(dòng)響應(yīng)研究.pdf

1、隨著人行橋振動(dòng)問題的日益突出，人行橋人致振動(dòng)分析逐漸成為現(xiàn)代人行橋設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。作為行人荷載的主要描述形式，確定行人步行力模型是開展人行橋人致振動(dòng)分析的先決條件。行人-橋梁相互作用則使得結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)中傳統(tǒng)的荷載-響應(yīng)關(guān)系不再適用于人行橋的人致振動(dòng)計(jì)算，因此明確人-橋相互作用效應(yīng)成為人行橋人致振動(dòng)分析中的關(guān)鍵點(diǎn)所在。而建立簡單實(shí)用的人行橋人致振動(dòng)分析方法、使其便于工程設(shè)計(jì)人員計(jì)算使用，則是人行橋人致振動(dòng)研究工作的最終落腳點(diǎn)。
　

2、　圍繞上述問題，本文共進(jìn)行了6章的研究。第1章對(duì)人致振動(dòng)事故造成的重大影響、行人步行力荷載的研究現(xiàn)狀、人-橋相互作用計(jì)算理論以及人行橋人致振動(dòng)計(jì)算方法進(jìn)行了綜述。第2章重點(diǎn)研究了行人步行力模型以及影響步行力模型的行人步行參數(shù)。第3、4章則建立人-橋相互作用分析的理論框架，提出了人-橋相互作用效應(yīng)的計(jì)算公式。第5章研究了人行橋人致振動(dòng)的計(jì)算理論及方法，建立了人行橋人致振動(dòng)響應(yīng)譜。第6章作為計(jì)算示例，應(yīng)用響應(yīng)譜方法對(duì)No.47人行橋的人致振

3、動(dòng)進(jìn)行了計(jì)算，并與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證了該方法的可靠性。最后給出了研究結(jié)論及展望。本文進(jìn)行的有特色的研究工作主要有:
　　1)在系統(tǒng)闡述現(xiàn)有行人步行力模型的基礎(chǔ)上，提出了基于時(shí)域的、徹底的行人步行力隨機(jī)模型，該模型能同時(shí)考慮群體以及個(gè)體雙重變異性特征。
　　2)系統(tǒng)地研究了行人步行力模型中步行參數(shù)的分布特征，尤其是利用峰值識(shí)別方法從加速度信號(hào)中提取出行人瞬時(shí)步頻，提出了行人瞬時(shí)步頻總體上服從方差為均勻隨機(jī)數(shù)的正態(tài)分布模型。<

4、br>　　3)從人體動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，運(yùn)用結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)中第一、二類拉格朗日分析法建立了行人步行過程的被動(dòng)式行走非線性動(dòng)力學(xué)模型，該模型分為單、雙腿支撐階段兩個(gè)子模型，模型充分考慮了行人足底壓力中心在步行過程中的前移特征、模仿了行人的基本步行動(dòng)作。論文還對(duì)模型中涉及到的微分-代數(shù)方程的求解方法、穩(wěn)態(tài)步伐的確定思路等進(jìn)行了詳細(xì)論述，并利用平衡分析法從該模型的分析結(jié)果中導(dǎo)出了行人步行力荷載的表達(dá)式。
　　4)以行人平衡控制方法為研究目的，

5、引入了行人線性倒擺模型，利用瞬時(shí)捕獲點(diǎn)理論推導(dǎo)了行人落腳平衡控制方程，并將其應(yīng)用到本文的行人動(dòng)力學(xué)模型中進(jìn)行平衡控制。
　　5)利用行人落腳點(diǎn)平衡控制方法，借助于強(qiáng)迫振動(dòng)法識(shí)別氣動(dòng)導(dǎo)數(shù)的模式，研究了行人在振動(dòng)環(huán)境下的步行力特征，提出了人-橋相互作用的評(píng)價(jià)方法，并從理論上給出了單個(gè)行人與橋梁之間的相互作用計(jì)算公式;指出了人-橋相互作用中的附加阻尼效應(yīng)隨著橋梁振幅的增加而降低，從而意味著人行橋人致振動(dòng)振幅越大，結(jié)構(gòu)整體有效阻尼越小，因

6、此越容易引發(fā)更大幅度的振動(dòng)。
　　6)開展了人-橋相互作用強(qiáng)迫振動(dòng)試驗(yàn)，研究了人-橋相互作用的整體效應(yīng)，并結(jié)合理論分析結(jié)果，修正、完善了人-橋相互作用效應(yīng)的單人計(jì)算公式。
　　7)基于強(qiáng)迫振動(dòng)理論，系統(tǒng)闡述了人行橋人致振動(dòng)的時(shí)域分析法，采用數(shù)值模擬手段并結(jié)合極值分布理論，建立了人行橋人致振動(dòng)參考響應(yīng)譜，通過系統(tǒng)的參數(shù)分析獲取了各項(xiàng)調(diào)整系數(shù)，從而將參考響應(yīng)譜拓展為廣義響應(yīng)譜。論文還就如何考慮人-橋相互作用效應(yīng)提出了具體的修正方