基于实测响应的斜拉人行桥人致振动舒适度研究

研究了大跨轻柔斜拉人行桥人致振动舒适度问题。基于有限元方法建立了某大跨度斜拉人行桥的分析模型并进行了动力特性分析;进行了该桥在环境脉动激励作用下的动力特性实测和不同人行荷载作用下的动力响应测试;依据英国规范BS5400评价了该桥的振动舒适度状况。结果表明,该桥在人行荷载作用下存在较为显著的振动响应和一定程度的振动舒适度问题。     

多跨人行桥振动均方根加速度响应谱法

针对多跨柔性人行桥在人行走下的振动舒适度验算问题,提出了基于振动均方根加速度响应谱的计算方法.采用具有代表性的实测落足曲线根据Ellingwood方法构造激励函数,对不同跨度、跨度比、阻尼比的多跨人行桥进行了大量的时程分析,将加速度响应作FFT变换得到响应频谱,并按ISO总体频率计权方法,计算得到综合考虑了前3阶振型作用下不同情况的均方根加速度响应谱. 多跨结构响应谱具有相同的谱线形状,选取两跨响应谱作为参考响应谱,结合跨度阻尼修正系数,建立多跨结构响应谱分析方法.分析结果表明,采用不同的落足曲线,在计算结果上会有差异;当基频小于4 Hz时,结构的响应较为显著.该方法可直接用于多跨人行桥的振动舒适性评价     

某异形拱人行桥通行舒适度及其控制研究

综合对比了国内外规范对于人行桥通行舒适度的规定,并以一座异形拱人行桥为研究背景,利用大型通用有限元分析软件Midas civil建立背景工程的有限元模型;参考德国人行桥设计规范中的舒适度评价方法对人行桥进行舒适度评价,并利用调谐质量阻尼器对人行桥进行减振设计.通过对背景工程进行舒适度评价和减振设计,得到一些实用设计分析有益的结果,分析结果表明:本工程在一般的正常使用情况下振动舒适性满足要求;当桥面上行人密度过大,行人交通荷载繁忙的极端状况下时,振动舒适性不能满足要求;采用TMD消能减振装置后,桥梁结构的动力响应均达到建议的峰值加速度范围以内,满足振动舒适性要求.     

钢桁架人行天桥的振动实测分析与舒适度评价

对连接2栋建筑净跨度达45 m的某曲线型钢桁架人行天桥展开现场人行振动加速度响应实测,得到了在各种行走和跳跃工况下人行天桥加速度响应的现场实测数据.基于希尔伯特-黄变换,对人行天桥结构的动力特性,包括自振频率和结构阻尼,进行了有效识别.利用有限元软件建立了该人行天桥结构有限元模型,分析天桥结构在行人荷载激励条件下的动力响应.对实测数据和数值分析结果进行比对,数值分析结果基本符合现场实测数据.最后,结合国内外规范对该天桥的人行舒适度进行了合理评价.     

随机人流荷载作用下各层弱相关钢吊杆悬挂结构人致振动研究

以某各层弱相关的钢吊杆悬挂结构建筑为研究对象,建立基于舒适度评价的精细化有限元模型,同时采用考虑人群行走路径的随机人流荷载,对结构进行人致振动响应计算。结果表明：该结构在人致荷载激励下,振动舒适度超标,应采取相应的减隔振措施;人致荷载的高阶主谐分量会引起结构共振,在结构设计时要注意使基频避开步行荷载的倍频频率。改变建筑功能布局会影响人流行走路径,从而使人流行走路径避开楼板模态振型峰值处,降低人致振动响应,最高可以使振动响应降低21.6%,在设计中可通过改变建筑功能布局的方法,来达到减振的目的。     

行走激励下人行桥振动响应简化计算

为了解决行人引起人行桥的振动响应计算复杂的问题,将行人荷载考虑为确定性模型,推导单个行人过桥时振动响应的解析表达式,给出人致桥梁共振、非共振响应的简化表达式,在动力响应简化表达式的基础上给出了人致桥梁振动放大系数。结合某人行桥结构,对比分析本文的简化公式及放大系数与前人的研究成果。研究表明:运用简化公式可以方便地计算人行桥结构的动力响应,验证了本文方法的精度和正确性。     

横风作用下大跨度人行悬索桥振动使用性研究

为了研究大跨人行悬索桥(LSSF)由横向风引起的振动舒适性问题,以主跨为460 m的柔性人行桥为对象,利用谱表示法生成不同湍流强度下的脉动风时程. 基于数值模拟方法识别的18个颤振导数,计算有理函数表达的自激力. 通过横风作用下的非线性抖振响应时域分析,比较自激力和结构阻尼对抖振响应的影响,分析湍流强度对抖振响应和舒适性的影响,讨论具有不同设计参数的中央扣和抗风缆对减轻桥梁抖振响应的效果. 结果表明,自激力对大跨度人行悬索桥的抖振响应有不可忽视的影响;在平均风速为15 m/s的横风作用下,湍流强度增加50%,桥梁的抖振响应增加30%~68%;中央扣能够明显减小1/4跨和3/4跨的竖向振动;增加抗风缆刚度能够有效减小竖向及跨中横向振动.     

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.     

大跨预应力混凝土楼盖的双向加速度分布规律及舒适度分析研究

大跨预应力混凝土楼盖刚度低、阻尼小、最小频率接近人走动和跳跃的频率,在人行激励下,很容易不可避免地发生共振,使人产生不舒适感.本文在总结分析楼盖竖向峰值加速度、各控制点的加速度时程曲线在楼面内双向分布的基础上,建立了大跨预应力混凝土楼盖整体结构的有限元分析模型,对选定的楼盖方案在三种人行激励工况下的动力响应进行了分析.同时,通过楼盖内加速度分布曲线,对该方案楼盖的舒适度进行了评估.计算结果表明,加速度基本上是关于楼盖的形心轴对称变化,呈抛物线分布;楼盖的初始状态对楼盖振动的峰值加速度有很大影响,可能导致振动初始阶段楼盖峰值加速度加大,为大跨预应力混凝土楼盖结构舒适度的深入研究及减振隔振设计提供了参考.     

悬挑结构人致振动的TMD振动控制

以广州亚运会历史展览馆的实际工程经验为例,分析了悬挑结构TMD振动控制设计时在模态选择、频率计算、人致激励模型、产品设计、效果评价等方面的特点与难点及相应的技术手段.在计算时应进行数值模型参数敏感性分析以确定可能的频率计算误差并指导TMD产品设计;在目前研究成果的基础上提出了一种均布荷载时程分析的步行激励模型;模态频率、结构阻尼等结构特性的计算均有一定的误差,但对于有/无TMD时振动响应相对值测试结果与计算结果较接近.     

行人扶梯荷载作用下悬挑楼盖的振动测试与舒适度评价

针对搭接扶梯的悬挑楼盖在行人扶梯荷载作用下容易产生铅垂向振动,以某商业夹层中的悬挑楼盖为对象,通过现场振动测试,研究扶梯运行、行人数量、行走方向及行人运动状态对悬挑楼盖振动响应的影响,依据测试数据,评价悬挑楼盖振动的舒适度及人员感知度。研究结果表明：行人步频是影响悬挑楼盖振动的主要因素,而扶梯运行与否则是次要因素;多人在扶梯上以同一步频双向行走时,对悬挑楼盖产生的振动响应较单向行走时有明显削弱的现象;采用峰值加速度对悬挑楼盖进行舒适度评价,当行人在扶梯上跑动时,悬挑楼盖的振动响应易超出舒适度限值;采用KB（Konstant Beurteilungswerte）值对悬挑楼盖进行感知度评价,当行人相对扶梯静止时,悬挑楼盖的振动不会超出感知度容许值,当行人相对扶梯走动或跑动时,悬挑楼盖的振动则会超出感知度容许值。     

人行激励下大跨度钢结构连廊舒适度分析

针对大跨度钢结构连廊的特点,采用有限元和自编程序相结合的方法,模拟不同工况,单人、多人有序和随机人群荷载模式,计算该结构的自振特性和动力加速度响应,并进行了不同工况下结构舒适度评价。结果表明,人行荷载频率的影响最大,其次是荷载类型、人群同步概率及人群的集度。     

大跨度舞台的动力分析及舒适度评价

采用通用有限元软件MIDAS,通过对大跨度舞台结构开展竖向动力分析,获得了5种常见工况下舞台结构的竖向振动峰值加速度;参考人行天桥相关规范中的舒适度评价指标,分析评价了舞台结构的舒适度;对比分析杆件应力、竖向挠度等设计指标,验证了结构设计时采用静力荷载乘以放大系数等效动力荷载的方法是比较可行的.     

大跨度楼盖结构在运动荷载下的振动性能

为研究人员运动荷载下大跨度楼盖的振动特性,以内蒙古伊旗全民健身体育中心大跨度张弦梁楼盖体系为背景,采用生物力学测力平台进行人员行走、跑步、跳跃、起立等运动荷载实测和相关分析研究.考虑可能出现的各种运动荷载工况,对大跨度张弦梁楼盖区振动开展有限元分析和现场实测.分析表明:行走、跑步及跳跃荷载工况下,人员动力放大系数分别约为1.2、2.4及4.9,大跨度楼盖在人员运动荷载数值模型激励下,所得有限元分析结果与现场实测竖向加速度峰值及理论计算值吻合较好.     

某人行天桥钢箱梁结构性能检测与分析

为确保惠工路钢箱梁人行天桥的安全运营,对其进行检测及安全性分析,以判定该桥的实际工作状态。利用MIDAS-CIVIL软件对天桥进行建模分析,设计静载试验加载方案,包括测点布置和荷载工况,静载试验实测最大挠度值为10.73 mm,小于规范限值(L/600)。此外还对天桥进行了动载试验,实测一阶竖向自振频率为3.601 Hz,符合设计规范要求竖向自振频率不得小于3 Hz的相关规定。试验桥跨结构的承载能力满足设计荷载(人群荷载:4.2 kN/m2)作用下的正常使用要求。     

随机人群运动荷载作用下大跨度连廊的振动响应

基于社会力模型,研究了随机人群运动荷载作用下大跨连廊结构的振动舒适度问题。通过结合交通学领域、生物力学领域对人群运动特性及人体运动参数的统计分析,对随机人群运动进行仿真,得到不同密度工况下,任意行人在任意时刻的步速、落点位置等参数,建立随机人群荷载模型,计算不同工况密度下结构的加速度峰值。研究表明,加速度峰值与行人步速关系很大,随着行人密度增大,行人速度减小,结构加速度响应则先增大后减小。根据得到的结构加速度峰值与行人密度关系曲线,可以找出出现结构振动舒适度问题的行人密度区间。     

铝合金桁架步行桥设计及侧向稳定性分析

以跨度24m的开口下承式铝合金桁架步行桥为例,建立整体有限元分析模型,在桥体结构强度、刚度验算的基础上,对桥体结构进行非线性有限元分析,确定桥体结构在不同荷载组合作用下的极限承载力,以保证不会由于桁架上弦平面外失稳而造成桥体结构失效.     

“房桥合一”站厅结构振动舒适度烦恼率分析

为研究"房桥合一"结构体系在多种动力荷载作用下高架站厅结构的舒适度与传统振动规范的适用性,对某大型客站进行人群、列车荷载下的动力测试,通过现场调查研究了该振动水平下的旅客烦恼反应;基于不同荷载类型与结构跨度,利用已有的考虑了模糊性与随机性的烦恼率模型进行反推计算,建立适合于评价"房桥合一"结构烦恼率的舒适度量化指标.研究结果表明:部分区域振动水平未达到人体感知阀值,实际烦恼率为2%;部分区域振动强度超过70 d B,其理论烦恼率为50%,然而实际烦恼率仍为2%,传统舒适度评价标准并不能准确评价该类新型结构体系.烦恼率模型可以量化任意振动强度下的干扰反应率,给出高架站厅结构的振动限值介于75~90 d B,与ISO规范振动反应描述较为一致,弥补了现行规范关于大跨度"房桥合一"结构舒适度评价的缺失.