行走激勵下人行天橋結(jié)構(gòu)的振動分析及其舒適度評價.pdf

1、隨著高強輕質(zhì)材料使用的增多和對結(jié)構(gòu)形式美學要求的提高，現(xiàn)代人行天橋變得越來越輕柔、大跨、低阻尼化。近年來，一些人行天橋發(fā)生了由行人激勵引起的大幅度振動，嚴重影響到橋上行人行走舒適性甚至結(jié)構(gòu)安全性。人行天橋人致振動問題已經(jīng)受到包括結(jié)構(gòu)工程、橋梁工程等在內(nèi)的多學科的關注。對現(xiàn)有研究成果的總結(jié)表明，目前對人行荷載，尤其是側(cè)向荷載特性的認識還存在很大不足，現(xiàn)有的人行天橋在行走激勵下的振動分析方法的較多簡化和假設與實際規(guī)律有較大差異。因此本文對行

2、人引起的人行天橋振動問題中的人行荷載特性、人致振動機理以及振動舒適度評價方法等進行了研究，成果主要如下： 1．對人行天橋的人致振動計算方法進行了詳細的闡述和研究，包括強迫振動、自激振動、參數(shù)振動和隨機振動幾種理論。當采用傅立葉級數(shù)模型描述步行力特性時，人行天橋的人致振動可簡化為強迫共振問題，但通常的強迫振動理論不適用于描述人--橋相互作用的過程和行人同步調(diào)激勵的發(fā)生機理。參數(shù)振動理論是人行天橋人致振動問題一種新的詮釋，本文分析表

3、明當人行天橋豎向與側(cè)向模態(tài)耦合時，有可能發(fā)生豎向激勵參激引起側(cè)向振動。人行天橋人致振動問題還可以在頻域上采用隨機振動方法分析。 2．總結(jié)了人體振動舒適度評價領域的研究成果，比較分析了高層建筑風振、樓板、海洋平臺冰激及波浪作用等領域內(nèi)振動舒適度的評價方法。對人行天橋振動舒適度的荷載取值、舒適度指標的選取進行了討論，結(jié)合舒適度評價領域的最新研究成果，在現(xiàn)有評估方法的基礎上，建立了改進的人行天橋人致振動舒適度評價方法，提出了關于人行天

4、橋的振動煩惱率模型及計算方法，彌補了傳統(tǒng)評價方法只能對舒適與否作出判斷，而無法進一步對不滿人數(shù)進行估計的不足。 3．以某人行天橋為實例，對其人致振動下正常使用行進行了評估。本文首先以實測動力響應為依據(jù)，對所建有限元模型進行了參數(shù)分析與參數(shù)修正，最終建立了足夠精度的基準有限元模型；其次采用四種人行荷載工況，利用有限元進行了時程響應分析，分析找到了實測與模擬共同的人行荷載工況，且說明該橋豎向和側(cè)向都有若干振型的自振頻率落在步行力頻率