大跨度连廊人致振动分析与减振设计

综合目前人行荷载和舒适度评价的研究成果,模拟不同工况下单人、多人有序和随机荷载,对某大跨度钢结构连廊进行振动特性和舒适度分析.根据结构的振动特性,借鉴MTMD相关研究,对大跨度钢结构连廊进行MTMD减振设计.结果表明,利用MTMD减振系统可以有效地控制结构的竖向振动,满足舒适度的要求.     

人行荷载作用下大跨悬挂楼盖调频阻尼控制研究

针对一竖向振动频率处于人行荷载范围的场馆大跨悬挂楼盖进行调频阻尼减振控制研究,对比分析场馆整体结构模型和大跨悬挂楼盖局部简化模型的动力特性,基于最优控制原则设计调频质量阻尼器的参数和布置位置,在一般人群随机荷载、极端人群随机荷载、节拍及跳跃人群荷载等12种人行工况下,研究无控和有控大跨悬挂楼盖结构的人激动力响应.结果表明,楼盖结构在无控条件下的振动加速度响应大大超过限值要求,但通过合理的调频阻尼减振设计,有效抑制该大跨楼盖人激振动响应,最大峰值加速度减振效果达61%;楼盖结构位移响应很小,虽在人激荷载作用下可不予考虑,但调频阻尼器仍对其具有良好的控制效果.研究成果可为类似工程结构在人行荷载作用下的控制设计提供借鉴参考.     

高耸结构风振响应的MTMD控制研究

研究了MTMD对北京奥林匹克公园中心演播塔在强风作用下风振响应的振动控制效果.基于随机振动理论,利用M.Shinozuka方法对该塔的脉动风荷载进行数值模拟,得到了6条脉动风荷载时程曲线;利用大型三维空间有限元软件MIDAS/GEN7.3.0建立了该塔三维模型,并对该塔进行了动力特性分析,同时利用6条脉动风荷载时程曲线,对该塔的风振响应进行了MTMD振动控制研究,以该塔顶层的风振响应为优化目标,对MTMD的参数进行了优化研究.结果表明:该塔的加速度风振响应超过了规范的容许值,设置MTMD后该塔的风振加速度响应有明显的减小;最优参数的MTMD对该塔的风振加速度响应和位移响应的减振率分别为30.5%和46.0%.MTMD吸收了大量的能量,对该塔的风振响应有明显的控制作用.     

体育馆大跨度预应力次梁楼盖竖向振动模态分析

以重庆市铜梁县新城核心区小学建设项目3#楼(体育馆)工程为背景,对其大跨度预应力次梁楼盖竖向振动模态进行模拟分析,并与实测结果相比较,评价其控制竖向振动舒适度的效果。根据建模思路精确建立的该大跨楼盖有限元模型,其模态分析结果与模态实测结果接近,相对误差约为5%;模拟分析及工程实测结果表明,该大跨楼盖前三阶振型均以竖向振动为主,结构自振基频满足我国现行相关规范的要求,竖向振动舒适度符合标准;与无底板的大跨次梁楼盖相比,增加底板后,其增幅最小的一阶频率增长了19.9%,表明增加底板可有效地控制大跨度预应力次梁楼盖的竖向振动。     

木-混凝土组合楼盖振动舒适度有限元分析

应用ABAQUS有限元软件对木-混凝土组合楼盖的振动舒适度进行了分析,并探讨了混凝土翼板的跨厚比和长宽比、木梁跨高比以及连接件对组合楼盖振动舒适度的影响。结果表明:木-混凝土组合楼盖的振动舒适度随混凝土翼板跨厚比的减小和木梁跨高比的减小而提高;有效的连接是保证木-混凝土组合楼盖协同工作的关键,采用了有效连接的木-混凝土组合楼盖的振动舒适度要比没有采用连接件的好得多,螺钉连接件的间距减小,同样有助于提高组合楼盖的振动舒适度;减小混凝土翼板的长宽比时,从自振频率这一指标来看,木-混凝土组合楼盖的振动舒适度在降低,但是从峰值加速度这一指标来看,其振动舒适度则在提高。在有限元分析的基础上,建议采用自振频率和峰值加速度的双控指标作为木-混凝土组合楼盖振动舒适度的评价标准,并可通过保证混凝土翼板与木梁之间有效的连接以及减小混凝土翼板的跨厚比或木梁的跨高比等方法来提高组合楼盖的振动舒适度。     

人行荷载模型与人致结构振动试验研究

为建立大跨楼盖结构人行荷载模型及人致振动分析方法,开展了楼盖模型结构人致振动试验研究.基于实测的动荷载因子值,建立了人行荷载傅里叶级数模型.依据结构动力学原理,建立大跨楼盖结构人致振动方程,采用Wilson-θ法及有限元分析计算大跨楼盖人致振动响应.基于7.7 m×4.7 m楼盖模型结构,开展了单人及多人不同行走频率工况下的人致结构振动试验,讨论了模型结构人致振动加速度响应的变化规律,并对比分析了理论计算与试验结果.结果表明,多人固定步频行走下的结构振动响应明显高于自由行走下的结果.不同工况下的模型结构人致振动试验结果与计算分析结果均较为吻合.建立的人行荷载模型及人致振动分析方法能有效预测人行荷载激励下大跨楼盖的振动响应.     

基于弹性约束的轻质楼盖人致振动舒适度控制

考虑感知者、行人和结构三者相互的动力耦合作用，形成行人-楼盖-感知者全路径耦合振动模式，以概率的形式评估了轻质楼盖的振动舒适度，并对楼盖的过量振动采用弹性约束进行了控制.为体现弹性约束对楼盖人致过量振动的有效性，采用TMD控制与其进行对比. 用DQ-IQ法处理建立的行人-楼盖-感知者耦合振动控制方程，以CFS组合楼盖为计算模型，得到当行人以不同步频在楼盖上行走时楼盖跨中与感知者的动力响应，并对比了采用TMD和弹性约束时的控制效果.以舒适度限值为参照标准，统计了在这两种控制措施下楼盖与感知者满足舒适度限值时的累积概率.结果表明，对于轻质楼盖，在刚度系数分别取0.5和3时，楼盖满足舒适度要求的概率由13.57%增加到86.98%，感知者的舒适度概率由11.75%增加到79.86%，极大程度地提高了舒适度概率，可为设计时边界条件转动刚度的选取提供参考. 在刚度系数取2时，楼盖的舒适度概率为68.80%，而感知者的舒适度概率仅为57.97%，相差10.83%. 在考虑人致振动时，感知者相对于结构在同等条件下更容易产生舒适度问题，建议在舒适度评估时增加感知者的加速度峰值.     

移动荷载作用下简支梁振动减振分析

振动控制是解决大跨轻质人行天桥舒适度的关键问题之一。通常会采用调谐质量阻尼器(TMD)进行减振,可以有效降低桥梁在行人激励下的振动反应。将行人激励简化为移动简谐荷载,建立人群-人行桥-TMD振动系统,推导在匀速移动人行荷载下,人群-人行桥-TMD振动系统的运动微分方程。并结合某一人行天桥实例,对该人行天桥进行添加TMD后的Simulink仿真分析,与Ansys建模分析的结果进行对比,说明Simulink仿真分析的正确性。采用中国规范进行舒适度分析,选取一定范围人行荷载的频率,并用Simulink对此简支梁桥进行定质量TMD与变质量TMD的减振分析,分析结果表明变质量TMD减振效果优于定质量TMD减振效果。     

钢拱塔施工和成塔状态的风振控制

为了研究拱形钢塔在施工阶段和成塔状态时的风致振动控制方法,建立了之江大桥施工及成塔状态的拱形钢塔有限元模型,采用改进谐波合成法模拟了脉动风荷载并作为输入,对加设MTMD的施工及成塔状态的钢拱塔进行了动力时程分析。利用ANSYS参数化设计语言(APDL)编制了计算程序,以精确求解钢拱塔顶部的最大位移与加速度的减振率,进而对MTMD系统进行了参数分析,研究了质量比μ、TMD的数量m、阻尼比ξT和带宽β对MTMD系统减振效果的影响,并得到了最优化的参数值;并设计了可控制钢拱塔面内(施工)与面外(成塔)振动的MTMD系统,提供了工程施工所需的具体设计参数值。研究结果表明:当钢拱塔从施工状态变为成塔状态时,其基阶振型也由面内振动转变为面外振动,在这体系转换过程中,钢拱塔容易发生风致振动;建议了施工和成塔状态的MTMD系统的最优参数值,即μ=0.01、m=12、ξT=0.05、β=0.1(施工)和β=0.2(成塔)。所设计的可转动的MTMD系统可以有效地控制钢拱塔的风致振动响应,并可为同类工程的建设提供科学依据和参考。     

钢结构人行天桥的动力分析与舒适度评价

文章以合肥市某两跨连续钢结构人行天桥为例,采用有限元分析方法对该天桥进行了动力特性分析,研究了引起人行天桥振动的两种外部荷载激励和对实例中的钢结构人行天桥进行了舒适度评价.