人行桥振动舒适度的设计与评价理论研究

论文摘要

近年来,研究人群的不同活动对结构的影响正在引起国际结构工程界的关注。人们逐渐意识到在一些人群活动较为密集的结构如人行桥中出现的人群不应该只看作结构的静荷载,在人群的不同活动下,结构的动力效应十分明显。人行桥由行人激起的振动一般不会导致结构本身的破坏,但会影响到桥上行人的舒适性。近期许多柔性人行桥出现了人行荷载导致的大幅度振动问题,这表明在结构设计中必须考虑振动舒适度的要求。人行桥振动舒适度问题是本文的研究重点,总的研究工作分成四部分:首先,系统回顾了关于人行荷载的己有研究成果,介绍了步行激励荷载的时域模型和频域模型;对各种规范提出的计算模型进行了介绍和比较,在此基础上,推导并建立了单人和人群过桥的运动方程,并提出了简化实用方法。建立了基于烦恼率模型的人行桥振动舒适度评价方法,此评价方法可以综合考虑多频率、多振型的情况;最后,介绍了采用TMD抑制人行桥振动的理论,并且讨论了不同MTMD优化设计参数对人行桥振动控制的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 步行荷载模型
• 2.1 前言
• 2.2 时域模型
• 2.2.1 单人荷载模型
• 2.2.2 人群荷载模型
• 2.3 频域模型
• 2.3.1 单人激励谱
• 2.3.2 人群激励谱
• 2.4 本章小结
• 第3章 人行桥人致振动计算理论
• 3.1 前言
• 3.2 单人过桥模型
• 3.2.1 单人移动荷载通过均匀简支梁时的动力响应
• 3.2.2 单人傅立叶级数荷载通过均匀简支梁时的动力响应
• 3.2.3 简化方法与现有规范分析方法
• 3.2.4 时程分析
• 3.3 人群过桥模型
• 3.3.1 人群移动荷载作用下的人行桥振动理论
• 3.3.2 对人群荷载的讨论
• 3.4 人行桥振动的频域计算模型
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于烦恼率的人行桥舒适度评价
• 4.1 前言
• 4.2 人对振动主观反应的不确定性分析
• 4.2.1 隶属度函数和Fechner定律
• 4.2.2 对振动刺激感受的随机性
• 4.3 烦恼率的基本概念与计算方法
• 4.4 频率计权
• 4.5 人行桥振动舒适度评价方法
• 4.5.1 人行桥振动舒适性界限
• 4.5.2 人行桥振动隶属度函数及烦恼率曲线
• 4.5.3 振动舒适度评价步骤
• 4.6 人行桥振动舒适度评价实例
• 4.6.1 动力特性计算
• 4.6.2 人致振动响应计算
• 4.6.3 振动舒适度评价
• 4.7 本章小结
• 第5章 人行桥的TMD振动控制理论与方法
• 5.1 前言
• 5.2 TMD减振原理
• 5.3 TMD参数调整方法
• 5.3.1 Den Hartog参数调整公式
• 5.3.2 频率呈线性分布的MTMD
• 5.4 人行桥振动控制实例
• 5.4.1 单个TMD对桥梁的振动控制
• 5.4.2 MTMD对桥梁的振动控制
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢