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。     

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.     

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。     

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．     

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.     

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.
     

不同人致激励下空腹夹层板楼盖振动舒适度研究

舒适度是大跨度楼盖中重要的控制指标。基于舒适度评价标准,对大跨度空腹夹层板楼盖进行了动力响应分析,研究了不同人行激励下空腹夹层板楼盖的舒适度性能。结果表明：空腹夹层板振型以竖向为主,在定点激励下,其峰值加速度随着激励频率的增大而增大;通过低阶振型中心的激励产生的加速度大于未通过低阶振型中心路线;有规律人体高强度运动荷载激励下,空腹夹层板峰值加速度较大,在工程设计中应该进行舒适度分析,加强楼盖的振动控制。     

基于改进半正弦模型的人致振动响应

为研究跳跃荷载对结构振动的影响,首先,提出了改进半正弦模型,建议了人群跳跃荷载模型特征参数;然后,推导了单人跳跃荷载作用下简支梁动力响应解析解;最后,以荆州市某人行天桥为例,对比了跳跃荷载作用下结构加速度响应试验值与数值解,验证了改进半正弦模型的适用性。研究结果表明：改进半正弦模型计算值与实测值的最大误差为2.8%,半正弦模型和半正弦平方模型的相应最大误差分别为23.4%和7.1%;跳跃频率为2.3 Hz时,跳跃荷载频率与结构的一阶自振频率接近,导致结构产生共振;在中高频段,改进半正弦模型响应结果与实测值更为接近;该类结果对跳跃荷载精确模拟具有参考借鉴意义。     

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.     

基于改进迭代模型的车-桥耦合系统竖向随机振动研究

采用改进的车-桥耦合系统迭代计算模型,建立了基于虚拟激励法(PEM)的列车-轨道-桥梁竖向随机振动分析模型.采用虚拟激励法将轨道不平顺精确地转化为一系列竖向简谐不平顺的叠加,并运用分离迭代法求解车-桥耦合系统振动方程.以CRH2高速列车通过5跨简支梁桥为例,对改进的车-桥耦合系统迭代计算模型的计算精度和效率进行了验证.结果表明:在保持与传统模型相同计算精度的前提下,改进模型能使计算效率提高5倍左右.通过对列车-轨道-简支梁桥竖向随机振动响应中确定性激励引起的均值和轨道不平顺引起的均方根进行分析可知:桥梁竖向位移主要受列车自重控制,轨道不平顺引起的桥梁竖向位移影响很小;桥梁和车体竖向加速度受轨道不平顺影响显著,改善线路条件能有效提高列车的乘车舒适性;同时,车速越高,桥梁和车辆随机响应的均方根越大,由轨道不平顺引起的耦合系统振动响应的离散度越大.     

山区人行网箱桥水毁机理分析

山区河流常年水位较低,雨季河水暴涨。由于洪水历时短、来水量大,洪峰过程期河水冲刷能力强,山区人行小桥涵水毁破坏严重。该文利用数学模型对重庆市万州区插旗村格宾网箱便桥进行流场模拟,通过流场及桥墩受力分析得出网箱桥水毁主要原因为墩头压缩冲刷、网箱桥墩整体刚度差造成的桥墩侧偏、下沉等,并据此提出了优化设计建议。     

基于电荷微振动模型的金属晶体空间结构稳定性分析

应用电荷微振动模型推导出金属离子在空间结构上具有稳定性,而自由电子在金属中处于不稳定状态,游离在整个金属中.本文还从电荷的势能角度推得同样结论.     

基于ADAMS/Vibration的曲轴受迫振动分析

在对刚柔耦合曲轴系模型建立的基础上,给出了曲轴受迫振动的分析方法,利用Adams/Vibration软件对给定载荷条件下的曲轴扭转振动进行了动态仿真,仿真计算结果表明,在曲轴圆角处的位移和速度有一突变,说明在圆角处易产生变形,与实际相符.