基于改进烦恼率模型的人行桥振动舒适度研究

针对现行人行桥设计规范舒适性评价结果过于保守的问题,首先,基于随机步行荷载模型,经过时程分析得到结构的峰值加速度及行人实感的最大响应分布,通过研究二者之间的相关关系,定义了振动响应折减系数,并建议采用行人实感最大响应作为人行桥舒适度指标;其次,建立了基于改进隶属度函数的烦恼率模型,给出了不同使用环境下的烦恼率曲线;最后,提出考虑行人实感和改进烦恼率模型的人行桥振动舒适度评价方法,以荆州市某人行天桥为例,进行振动舒适度评价。研究表明:峰值加速度与行人实感响应具有显著的相关性,根据振动响应折减系数可建立对应关系;烦恼率拟合曲线与计算结果曲线的最大误差不超过3%,且变异系数取值不同带来的的影响不超过1%;与峰值加速度相比,考虑行人实感的烦恼率计算值与实测值更接近;该类结果对人行桥振动舒适度定量计算具有参考借鉴意义。     

某人行桥动力响应分析建模与计算

旨在研究某人行桥在行人动力荷载下的动力响应.在建立结构动力模型和行人荷载模型的基础上,进行动力分析与计算,得到了结构动力响应.结果表明,在竖向和侧向振动方向上,最大感知加速度值均超过了限值.最后定量提出了TMD减振措施.     

人行索桁桥振动分析及舒适度评价

基于有限元程序Ansys,采用分块兰索斯法,分析了人行索桁桥的振动特性,采用国际标准化组织ISO 10137《结构设计基础—建筑物和人行道抗振的适用性标准》,考虑不同人行荷载形式,分析了单人荷载和人群荷载作用下人行索桁桥的侧向和竖向加速度.选取了考虑人行桥侧向与竖向耦合振动的综合评价方法,对人行索桁桥的竖向舒适度和侧向舒适度进行了综合分析.研究结果表明:在不同行人荷载作用下,人行索桁桥不会发生超越舒适度指标的振动;与其他普通悬索桥相比,由主索、桥面索和吊索组成的新型索桁桥,能够在满足使用要求、舒适度要求的同时,减轻了桥梁的质量,降低了经济成本.     

基于烦恼率模型的振动舒适度评价方法

阐述了振动舒适度的传统评价方法.采用人体对振动主观反应的模糊随机评价模型,建立了相应的模糊隶属度与概率分布形式,提出了基于烦恼率模型的振动舒适度评价方法.应用Matlab/Simulink软件建立了4自由度半车振动的仿真模型,得到了车身加速度在受到路面随机激励时的烦恼率模型.并且与传统的1/3倍频程分析对比法中的疲劳-效率降低界限进行比较,验证所提出的方法的正确性.基于烦恼率模型的振动舒适度评价方法,可以进一步对振动引起的不满人数进行定量评估.     

基于随机行走模型的人致人行桥振动响应分析

为研究人致荷载中的随机性对人行桥结构振动响应的影响,首先,提出了四种考虑时—空多尺度的随机行走模型,对随机步行荷载激励下的动力学方程进行了解耦;其次,分析了每种模型的峰值加速度响应、桥上驻留人数以及人群占位区间上的变化规律;最后,对比研究了不同模型之间的区别。研究结果表明：有序排列模型(OAM)的响应值域范围较广,易出现大幅振动,人行桥峰值加速度出现时刻,人群荷载主要作用在跨中位置;随机分布模型(SDM)、随机到达模型(SAM)以及动态平衡模型(DEM)的峰值加速度响应均服从正态分布规律,且结构最大响应时人群主要分布在下桥端附近;SDM的驻留人数主要与初始时刻人数相同,DEM的驻留人数取决于稳态下的行人数,SAM则相对均匀;考虑行人行走随机性的四种模型可用于人致人行桥振动响应分析和舒适度评估。     

人行桥振动舒适度评价的频域方法

近几年来新建人行桥的跨度越来越大,结构也越来越轻柔,随之而来的问题是如何来评价其振动舒适度。在振动舒适度评价中,目前已普遍采用加速度均方根值作为评价指标,采用随机振动理论在频域上求解可以直接得到结构反应的功率谱密度,而功率谱密度曲线下的面积即是响应的均方值。提出了人行桥人致振动计算的频域方法,还推导了带调谐质量阻力器(TMD)的人行桥随机振动模型,然后确定了人行桥振动舒适度评价标准,其研究结果可为人行桥振动舒适性设计提供参考。     

基于随机振动理论的桥梁舒适度研究

目的为了更全面地评价桥梁结构人致振动的舒适度,完善人行桥振动评价指标.方法以随机振动理论为基础,通过某人行斜拉桥的现场检测和随机振动分析,提出采用人行桥结构振动响应最大部位的加速度均方根值作为舒适度评价指标,对比现行加速度峰值评价指标和笔者提出的加速度均方根值评价指标的异同.结果当采用结构响应最大处的加速度值评价舒适度时,随机振动理论分析值和现场实测值差异不大.通过安装TMD阻尼器前后对比减振效果,对于加速度峰值,最小减振率为15.69%,最大减振率为41.78%,平均减振率为28.39%;对于加速度均方根值,平均减振率为22.37%,与峰值加速度数据结果相近.结论与加速度峰值评价指标相比,采用加速度均方根值作为舒适度评价指标是基于随机振动理论,考虑了振动响应的整个时间历程,更加全面合理.     

人行桥人行激励振动及设计方法

对人行桥人行激励竖向振动的国内外现有规范和标准进行了比较研究 ,并探讨了针对侧向人行激振的振动使用性设计方法 .建议人行桥梁设计时应首先采用频率调整法 ,使结构自振频率尽量不落在敏感频率范围内 .不能达到频率要求时 ,再进一步采用动力响应法分析 .在参考国外规范的基础上 ,建议确定竖向和侧向人行激振荷载的计算公式 .该公式考虑了高阶分量的影响 ,还对人行桥振动舒适度标准进行了比较 ,认为参用英国规范的标准较为合理 .     

行人动力学参数对大跨简支人行桥人致振动的影响分析

为研究行人动力学参数对大跨结构人致振动的影响,采用等效人体模型参数识别试验研究了人体模型的自振频率和阻尼比,编程求解了考虑人-结构竖向相互作用的人行桥人致振动方程,讨论了人体质量、人体刚度、人体阻尼及人行荷载等行人动力学参数对人行桥动力特性及人致振动响应的影响规律.结果表明,人行荷载模型中人体质量可取中国男性居民平均质量66.2 kg.等效人体模型的自振频率和阻尼比分别取为5.15 Hz和35.62%.人行荷载作用下,人行桥一阶瞬时频率先减小后增大,一阶瞬时阻尼比先增大后减小.随着人体质量或人体等效阻尼的减小,瞬时阻尼比和频率的变化幅度均有所减小,但随着人体等效刚度的减小,两者的变化幅度均有所增大.人行桥跨中均方根加速度响应随着人体质量或人体等效刚度的增大也相应增大,而人体等效阻尼对人行桥加速度响应的影响较小.采用不同人行荷载模型计算的人行桥均方根加速度最大值是最小值的1.83倍.     

基于行人动力学模型的人桥竖向动力相互作用

基于行人动力学模型,研究了人-桥竖向动力相互作用。行人动力学模型采用以行人步频和体重表示的刚度-质量-阻尼(SMD)模型,人行桥假定为Euler-Bernoulli梁模型,建立人-桥竖向动力相互作用控制方程。采用状态空间法进行非比例阻尼系统瞬时模态的求解,得到系统的时变频率和阻尼比;利用变步长四阶五级Runge-Kutta-Felhberg算法求解时变控制方程,对比分析考虑人-桥竖向动力相互作用和只在人行荷载作用下人行桥的动力响应。结果表明:考虑人-桥动力相互作用,人行桥自振频率略有降低,阻尼有显著增大;当行人以人行桥的频率行走时,考虑人-桥竖向动力相互作用结构的动力响应比不考虑人-桥相互作用显著降低。     

环境激励下人行桥振动时频分析

为研究人行桥在不同环境激励下的振动响应规律,采用Hilbert-Huang变换对某人行桥在噪声激励、车辆荷载、行人荷载以及车辆-行人荷载耦合激励条件下的加速度响应进行分析。结果表明：噪声激励、车辆荷载、人行荷载、车辆-行人耦合激励条件下人行桥的加速度响应幅值逐渐增大,脉冲指标呈逐渐增加的趋势,功率谱幅值不断向高频段偏移。四种激励下,人行桥的加速度响应经过EMD分解后的前五阶IMF的方差贡献率及相关系数较大,且瞬时振幅和瞬时频率呈减小趋势;其能量分布随加速度幅值的增大逐渐增大,车辆荷载作用下其能量熵值最小,能量分布相对均匀。Hilbert-Huang变换对处理复杂环境激励下的桥梁振动响应具有较好的识别效果,本文的分析过程可为同类振动信号处理所借鉴。     

大跨径人行桥人致振动舒适性评估及减振措施

阐述了人行桥的人致振动理论,在考虑人桥相互作用影响的条件下,建立了人行荷载的力学模型,并结合国内外相关研究的成果,提出了大跨径人行桥人致振动舒适性评估指标.同时,以国内某大跨径人行桥为例,介绍了人行桥舒适性评估过程,考虑到该桥的重要性,进行了基于调频质量阻尼器的减振措施预案设计.结果表明,该人行桥将不会出现超越人行舒适性的人致振动.
     

考虑荷载随机性的人行桥人致振动计算方法研究

随着人行桥大跨轻柔化的发展趋势，行人动力荷载逐渐攀升为人行桥设计中的控制荷载．然而，受行人荷载随机性的影响，如何计算人行桥的人致振动响应却成为桥梁工程设计人员最为棘手的问题．为了建立准确实用的人行桥人致振动响应计算方法，首先提出了改进后的基于瞬时步行参数的行人步行力随机性时域模型，并通过实测手段系统地研究了模型中包括个体间差异性以及个体内部变异性在内的行人步行参数的分布规律．在此基础上阐述了行人流步行过程模态力的集成，建立了行人作用下的人行桥人致振动的模态叠加分析法．本文以43#人行桥为例，将数值模拟结果与人致振动试验数据以及现有各国人行桥设计规范进行了综合的对比分析，验证了考虑随机性后的人行桥人致振动时域分析法的可靠性与实用性．     

封闭环形连续钢箱梁人行天桥不同减振方法的研究

针对某钢箱连续人行天桥特殊的结构形式及振动特性,建立空间有限元模型,以跨中竖向位移及加速度减振率为标准,通过理论计算比较TMD减振效果与频率调整法减振效果,结果表明对于该桥频率调整法减振效果远远优于TMD减振效果,可见TMD减振系统并不是适用于所有结构,所得结论可供同类桥型减振设计参考使用.     

不同吊杆形式下人行悬索桥的力学性能分析

为了研究吊杆形式对人行悬索桥力学性能的影响,以某人行悬索桥为工程背景,采用Midas/Civil软件分别建立竖直吊杆和倾斜吊杆2种形式下的人行悬索桥有限元模型,进行合理成桥状态的找形计算,并对2种模型的静、动力性能进行分析.结果表明:1)竖直吊杆模型内部吊杆内力大小均匀,影响线均为正值,倾斜吊杆模型内部外倾吊杆内力大于...     

道路交通引起城市人行钢桥振动特性分析

为了研究道路交通引起的城市人行钢桥振动特性,基于线性动力学理论,采用MSC.MARC建立全桥三维模型进行瞬态动力分析.通过对人行钢桥简化模型的动力求解,拟合出动力变化系数与频率比关系曲线,并对道路交通荷载引起的人行桥振动问题进行理论分析.按照实际人群密度和实测道路交通荷载激励分别计算了人行钢桥的动力响应.分析结果表明,在道路交通荷载激励下人行桥上部结构的振动较大,对于自振频率较高的城市人行钢桥,道路交通荷载对人行桥振动的影响更为明显,城市人行桥振动控制应当考虑综合激励环境下的影响.