人群行走荷载作用下的人致结构振动

以生物力学和交通领域相关研究成果为基础,提出了一种精细化的随机人群荷载作用下的人致结构振动分析方法.首先以生物力学试验数据为基础,拟合了人步行速度与步频之间的关系式;然后借助交通领域的人流集度与人流速度关系模型,结合目前结构领域关于单人荷载模型的研究成果,建立了精细化的随机人群荷载模型,推导了该人群荷载模型下的结构动力平衡方程,并采用自编程序对该方程进行求解,得出了结构的人致响应;最后通过ISO2031标准对文中建立的荷载模型下结构的人致振动舒适性进行评价,并与BS5400荷载模型进行了比较.结果表明,文中所建立的荷载模型较好地考虑了人群荷载对结构的作用,避免了目前人群荷载作用下人致振动分析参数取值的盲目性.     

基于行走行为研究的人群荷载作用下人致振动分析

以生物力学和交通领域相关研究为基础,提出了一种精细化的随机人群荷载作用下的人致振动分析方法。该方法首先以生物力学领域试验数据为基础,拟合人步行速度与步频之间的关系式,采用交通领域研究人流集度与人流速度关系模型,结合目前结构领域关于单人荷载模型的研究,建立精细化的随机人群荷载模型,推导该人群荷载模型下的结构动力平衡方程,采用自编程序对该方程进行求解,得出结构的人致响应。最后通过ISO2031标准对结构的人致振动舒适性进行评价。本文所建立的荷载模型,可以较好的考虑人群荷载对结构的作用,避免了目前人群荷载作用下人致振动分析参数取值的盲目性。     

楼板人致振动中单人行走荷载加载方法对比

采用APDL参数化编程,实现单人行走荷载的4种加载方法,并利用ANSYS瞬态动力分析软件,进行楼板振动数值分析.将数值模拟得到的楼板加速度峰值和均方根值与文献中的实测结果进行对比,分析了4种方法的优劣及适用性.结果表明:单步落足荷载加载模拟人行走作用下楼板振动时,不考虑双脚的重叠时间段得到的楼板加速度响应偏小,且误差较大;其他3种方法得到的楼板振动加速度峰值相差不大;傅里叶连续行走荷载在固定点加载得到的加速度均方根值,不能用来表征楼板舒适度;单人随机行走荷载加载与实际情况更为符合,是分析楼板振动响应较为精确的方法.     

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。     

基于烦恼率模型的人致人行桥振动舒适度分析

为实现人致人行桥振动舒适度定量计算,首先,在同一坐标系中研究隶属度函数与人行桥加速度响应之间的函数关系,联系桥上行人心理连续体上的感受区间呈非等距特征,提出基于Stevens幂函数定律的改进隶属度函数,将改进隶属度函数与传统计算公式及实验结果进行比较;其次,综合考虑行人主观反应随机性、个体差异性及变异性,建立人致人行桥振动烦恼率模型,为舒适度定量计算提供理论依据;最后,在基于烦恼率模型的分析方法框架之下建立人行桥竖向及侧向振动舒适度分析方法,建议同时考虑竖向及侧向耦合振动舒适度评价方法,并采用一个实桥分析案例对上述分析流程的应用进行说明。研究结果表明:隶属度与加速度响应之间呈指数函数关系,即服从Stevens幂函数定律;当加速度响应小于人体承受极限时,可采用逐级增量法对行人心理物理量进行描述;改进隶属度函数值与传统隶属度值、实验值之间的最大误差均不超过1%;竖向及侧向振动烦恼率曲线的误差不超过0.04,且变异系数的影响不超过3%;综合考虑人体在不同振动环境下的敏感程度,建议容许烦恼率指标取为22%,具体评估工作中不可忽略人行桥振动响应对容许烦恼率指标的影响;烦恼率计算值与实测值之间的误差不超过3%;该类结果可为在役桥梁振动舒适度定量计算提供直接参考。     

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．     

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.
     

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.     

冻土在振动荷载作用下的三轴蠕变模型

对冻结粉土（兰州黄土）在不同围压下进行了轴向振动三轴蠕变试验,振动频率为５Ｈｚ,荷载振幅为２．５ＭＰａ,试验温度为－５℃,试样含水量为２２．５％,干容重为１．５５ｇ／ｃｍ＾３。通过对试验资料的分析提出了冻土在振动荷载作用下的三轴蠕变模型,并对模型中各参数的物理意义及变化规律进行了讨论。     

隔振前后振动筛对基础动负荷的理论研究

根据单自由度系统的振动理论,详细推导了振动筛对基础动负荷的计算公式;采用两个自由度系统力学模型,利用隔振理论,计算了带隔振台的振动筛对基础的动负荷,计算了采用隔振台和没有采用隔振台两种情况下对基础动负荷的比值,分析了隔振效果;为大型振动筛设计提供理论依据。     

麦类作物的力学模型及振动分析

建立了麦类作物简单的力学模型 ,给出了抗倒伏的麦类作物各种性质参数的关系式 ,并分析了麦株在典型荷载作用下的受迫振动。     

基于空间饱和负荷密度的城市远景饱和负荷预测

以福建省厦门市为研究对象,介绍一种基于空间饱和负荷密度的城市远景饱和负荷预测的方法.通过收集城市各分区经济发展规划信息,把各分区按功能地块统计建筑面积,分析得出各功能地块的饱和负荷密度,建立城市空间饱和负荷模型,预测出城市远景饱和负荷.该预测方法不仅能对负荷总量进行预测,还可以知道分区负荷的空间分布,为城市合理安排电网建设进程提供依据.     

肋环型单层曲板网壳结构的风振响应及等效静风荷载

分析了肋环型单层曲板网壳结构的风荷载和风振响应,并对采用不同方法计算结构等效静风荷载的精度进行了比较.风洞试验结果表明:肋环型单层曲板网壳结构屋面主要受负风压作用;但在90°风向角下,由于体育馆受前方入口建筑的影响,屋盖边缘局部出现正风压.风振响应分析结果表明:有多阶振型参与结构的风致振动,高阶模态影响不可忽略;为保证结构表面所有节点位移准确,结构的模态耦合项不能忽略.但如果只保证较大位移处的准确性,忽略模态耦合项的SRSS方法也是可取的.利用LRC惯性力法和改进LRC方法计算肋环型单层曲板网壳结构的等效静风荷载,可以保证所有风向角下节点的最大位移等效,但不能保证所有节点的位移等效.     

发动机凸轮轴负载扭矩计算及振动控制分析

针对顶置配气凸轮轴,推导出其凸轮轴负载扭矩理论计算公式.分别用理论公式和瞬态有限元分析对该配气凸轮轴负载扭矩进行了计算,将两种方法的计算结果进行了对比,结果显示两者吻合良好,验证了瞬态有限元模型的正确性.结合配气凸轮轴的瞬时约束模态分析与燃气爆发压力作用下凸轮轴的振动响应分析,找到了凸轮轴易发生共振的部位及影响凸轮轴振动的主要因素,分析了轴承座宽度对凸轮轴振动的影响.结果表明:凸轮轴的振动主要是弯曲振动,适当调整凸轮轴轴承座的宽度对控制凸轮轴的振动有明显的效果.     

用户并发访问过程的系统负载分析模型

构建了用户并发访问过程的系统负载分析模型.首先建立用户与应用的对应关系及访问权限矩阵,作为原始数据模型;然后按每个用户并发访问应用的次数建立访问频度矩阵.在访问频度矩阵中增加负载因子,生成系统负载矩阵,即分析模型,并分别以用户和应用为主线进行了相应的量化分析,最后用实例验证了模型的有效性.     

基于ANSYS的桥梁强迫振动分析

针对桥梁震动分析中的桥梁(主要指公路桥)在移动车辆荷载作用下震动的古典问题,运用有限元方法并借助大型有限元分析软件ANSYS中的二次开发语言APDL进行分析.分析了匀速常量力作用下和匀速移动简谐力作用下的情况,仿真结果说明用ANSYS分析的结果与经典桥梁震动分析的理论近似解吻合很好.讨论车辆质量与桥梁质量相比较小的情况,忽略了移动荷载的质量,避免了变系数微分方程求解的困难.     

荷载激励半刚性基层沥青路面声效响应分析

为了通过由沥青路面在冲击荷载作用下的声效特征差异识别路面层间连续状态,从而适时进行预防性养护,采用ABAQUS有限元从材料塑性变形、温度、土基等方面分析半刚性基层沥青路面不连续病害产生机制,建立半刚性基层沥青路面板体振动微分方程和强迫振动方程,求得其稳态解,并对板体振动时的声效响应及其敏感性因素进行分析。结果表明:激励荷载大小、板体尺寸、板体连续状态、不连续区域面积等较冲击加载方式、板体模量等因素对荷载激励产生声效特征响应更为强烈、敏感,板体振动声效特征频带基本集中在500 Hz之内;基于沥青路面在冲击荷载下因连续状态不同引起的声效特征差异性原理,开发的半刚性基层沥青路面结构层连续性检测仪的识别准确率达到96%。     

脉动风作用下气象钢塔的结构风振响应研究

以脉动风作用下沿海某气象钢塔的风振响应为研究对象,采用谐波叠加法对脉动风载荷进行模拟并验证其有效性,得到作用于气象钢塔各层上的脉动风载荷时历。建立塔架结构的空间三维有限元分析模型,进行有限元仿真,采用时域方法计算钢塔的风振动力响应,为气象钢塔的前期设计和振动控制提供必要的技术参考。分析结果表明,在50年一遇风载荷作用下,该气象钢塔的最大风振位移为0.013 m,在规范要求范围内,塔架设计具有合理性。