人群激励下的钢桁架人行天桥振动分析

摘要

随着我国城市的发展，人行桥作为一种非常常见的结构出现在城市的各个角落供行人跨越来缓解交通压力。然而人行桥结构的振动问题不仅影响结构的使用寿命，更会影响桥上行人的通行安全。以往对人行桥的振动研究大多采用梁桥结构。本文针对长沙市某钢桁架人行天桥进行分析，借助国内外学者的研究成果和利用Midas软件分析得到了钢桁架人行天桥振动的一般规律，并对该桥的振动舒适度进行了评价。主要的研究成果如下: 1.对行人步行力模型、人桥相互作用理论和人行桥人致振动分析方法进行阐述，确定本文采用的行人脚步力荷载模型，用基于傅里叶三角级数的行人步行力模型对钢桁架人行天桥的竖向振动进行分析，将人桥的相互作用简化为强迫振动问题。 2.用Midas软件建立钢桁架人行天桥的有限元模型，对模型进行特征值分析，得到该天桥结构刚度大，结构的一阶竖向基频远大于行人正常行走的频率。 3.利用Midas软件对行人在正常行走、慢跑、快跑的状况下，人行天桥的动力响应进行分析，得出天桥在人群作用下的一般响应规律。 4.分析了多名行人分批次过桥时，人行桥的动力响应。最后得出:行人分批次过桥后产生的速度响应变化不大，而结构的加速度响应明显减小。 5.从挠度、轴力、弯矩三个角度分析行人对人行桥的冲击效应。得出人行荷载对天桥的冲击效应不可忽略，对人行天桥的计算不能单纯地把行人行走时对天桥的作用用自重的静载效应来替代的结论。 6.探讨了基于强迫振动的人行荷载满载工况下的人行桥动力响应。采用Matsumoto假定对人群荷载进行简化，再对天桥进行加载。得到人行桥满载工况下的结构动力响应。 7.根据满载工况下人行桥动力响应的结果，采用国外已有的6种规范对人行桥的振动舒适度进行评价。结果表明，该天桥的响应结果能够满足各国规范的要求。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1研究背景

1．2国内外研究现状和存在的问题

1．2．1行人步行参数研究现状

1．2．2行人步行力研究现状

1．2．3人桥相互作用研究现状

1．2．4人行天桥TMD减振措施研究和人行桥舒适度研究现状

1．3本文的研究目的和内容

第二章行人脚步动力荷载

2．1步行力的研究

2．2单人脚步荷载的数学模型

2．2．1确定性模型

2．2．2基于概率方法的单人步行力模型

2．3本章小结

第三章人行桥的人致振动计算理论

3．1强迫振动理论

3．1．1单个行人步行激励模型

3．2人群过桥激励模型

3．3自激振动理论

3．3．1 Dallard模型

3．3．2 Nakamura模型

3．4随机振动理论

3．4本章小结

第四章钢桁架人行天桥有限元动力特性仿真模拟分析

4．1 长沙市某钢桁架人行天桥工程概况

4．2有限元模型的建立

4．3自振特性分析

4．3．1模态分析方法

4．3．1模态分析结果

4．4人行荷载作用下的动力效应分析

4．4．1行人以不同步行速度通过时天桥的动力响应分析

4．4．2人行荷载分批次加载时天桥的动力响应分析

4．4．3人行荷载对天桥的冲击效应分析

4．5本章小结

第五章人行天桥舒适度评价

5．1 天桥舒适度的评价指标

5．2天桥舒适度的评价方法

5．2．1人行桥竖向振动舒适度的规定

5．2．2人行桥侧向振动舒适度的规定

5．3基于强迫振动的人行桥满载工况下的动力响应分析

5．4采用各国舒适度标准对本桥进行舒适性评价

5．5本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录