人行橋豎向動(dòng)力響應(yīng)研究及振動(dòng)控制.pdf

1、由于新型高強(qiáng)材料的應(yīng)用日益廣泛、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工水平的不斷提高以及審美偏向于結(jié)構(gòu)的纖細(xì)，人行橋正朝著大跨纖細(xì)的方向發(fā)展，其固有頻率也隨之降低。當(dāng)人行橋的固有頻率無(wú)法避開(kāi)行人步頻范圍時(shí)，將有可能發(fā)生大幅人致振動(dòng)響應(yīng)，從而影響行人的行走舒適性甚至結(jié)構(gòu)的安全。本文研究了城市人行橋的豎向人致振動(dòng)問(wèn)題，以綿陽(yáng)一座發(fā)振人行橋?yàn)楣こ瘫尘熬C合比較了三種豎向人致振動(dòng)響應(yīng)分析方法的精度，并設(shè)計(jì)了一套調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)對(duì)該橋進(jìn)行振動(dòng)控制。主要內(nèi)容及結(jié)論如下

2、:
　　 (1)詳細(xì)介紹了國(guó)內(nèi)外有關(guān)步行力的研究成果及步行力荷載時(shí)域模型，然后對(duì)四種國(guó)外應(yīng)用較廣的人行橋設(shè)計(jì)規(guī)范（指南）中關(guān)于步行力荷載模型及動(dòng)力使用性能標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容做了一個(gè)詳細(xì)的介紹并比較了相互之間的差異。
　　 (2)基于強(qiáng)迫振動(dòng)理論推導(dǎo)了單人過(guò)橋引起的振動(dòng)響應(yīng)分析方法;介紹了三種人群過(guò)橋下的豎向振動(dòng)響應(yīng)分析方法，即Monte Carlo法、隨機(jī)振動(dòng)理論法以及反應(yīng)譜法。以綿陽(yáng)一發(fā)生明顯豎向振動(dòng)的人行橋?yàn)槔?，分析了單人過(guò)

3、橋及人群過(guò)橋下的結(jié)構(gòu)豎向動(dòng)力反應(yīng)。對(duì)單人過(guò)橋的分析顯示該橋的動(dòng)力響應(yīng)主要由一階模態(tài)引起。三種人群過(guò)橋豎向響應(yīng)分析結(jié)果表明:在步頻均值接近橋梁基頻時(shí)，三種方法的計(jì)算結(jié)果接近;而當(dāng)步頻均值遠(yuǎn)離橋梁基頻時(shí)，反應(yīng)譜法計(jì)算的結(jié)果誤差較大。
　　 (3)分析了兩種不同人群密度及步頻均值對(duì)人致振動(dòng)響應(yīng)的影響。當(dāng)人群密度為0.2人/m2時(shí)，該人行橋的豎向動(dòng)力響應(yīng)能滿足規(guī)范對(duì)舒適性的要求。當(dāng)人群密度為1.0人/m2時(shí)，步頻均值為1.82Hz時(shí)，該

4、人行橋的豎向動(dòng)力響應(yīng)能滿足規(guī)范對(duì)舒適性的要求;而步頻均值為2.0Hz時(shí)，該人行橋的豎向動(dòng)力響應(yīng)超過(guò)了ISO10137以及歐洲規(guī)范5所規(guī)定的限值。
　　 (4)闡述了TMD系統(tǒng)的工作原理及最優(yōu)參數(shù)的計(jì)算方法，然后設(shè)計(jì)了一套TMD系統(tǒng)對(duì)本文人行橋進(jìn)行振動(dòng)控制。對(duì)安裝TMD系統(tǒng)前后的人行橋進(jìn)行了等效模態(tài)阻尼比及實(shí)際人群下的豎向動(dòng)力響應(yīng)分析仿真，驗(yàn)證了減振系統(tǒng)的有效性。進(jìn)而考慮了結(jié)構(gòu)頻率變化、TMD頻率變化等因素引起的頻率比變化后的TM