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钢箱梁人行天桥舒适度指标的研究
| 论文题名： | 钢箱梁人行天桥舒适度指标的研究 |
| 关键词： | 人行荷载;舒适度;临界刚度;钢箱梁人行桥;空间响应分析 |
| 摘要： | 随着城市交通的发展，较大跨度的人行桥的人致振动问题成为影响人行桥使用性的主要问题之一。针对目前越来越多的大跨轻柔人行桥出现的人致振动问题，论文首先对国内外典型的人行桥设计规范进行了比较分析，重点比较行人荷载模型标准和舒适度评价指标标准。以城市典型人行桥——钢箱梁人行桥为例，考虑箱梁截面的畸变和横隔板的作用，应用能量原理和曾庆元院士创立的形成矩阵的“对号入座”法则，建立人行桥空间振动矩阵方程。然后按规范规定的行人荷载模型作为输入进行求解，并进行参数分析，根据舒适度评价指标，得到了不同桥梁结构参数下的临界截面尺寸，给出了高跨比与跨度关系曲线，用此结果对三座实际既有的人行桥舒适度进行了评估，得到了与实际相符的结果。 论文的研究主要研究内容和结论包括: 1.比较和分析了各国人行桥设计规范行人荷载模型标准和舒适度评价指标标准:各国人行桥规范给出的行人荷载模型相差较大，还没有很好地统一;各国人行桥规范所规定的舒适度指标标准逐渐趋于接近，即采用最大竖向加速度响应限值或最大横向加速度响应限值指标。与其他规范相比，德国EN03(2007)规范考虑的较为全面，且使用较为方便。 2.以人行钢箱梁桥为例，采用有限元的方法进行人致振动空间响应分析。为了很好地考虑箱梁截面的畸变和横隔板刚度，采用势能驻值原理和达朗贝尔(D'Alembert)原理及曾庆元院士创立形成矩阵的“对号入座”法则建立人行桥空间振动方程。求解方程，即可得出人行桥在不同荷载作用下，桥上任意位置处的位移、速度、加速度响应等。 3.利用分析选择的人行荷载模型作为输入，以及所推导出的钢箱梁人行桥空间振动方程，系统地计算了各个跨度下不同宽度时钢箱人行桥的临界刚度，并通过商用有限元软件ANSYS进行验证。结果表明，商用有限元软件ANSYS计算所得结果偏小，因为采用beam189梁单元，无法考虑梁截面畸变变形和横隔板的影响。 4.本文所讨论的钢箱梁人行桥，由于梁的截面形式为箱型，其横向和扭转刚度较大，计算结果表明，这类人行桥的横向刚度一般不存在问题，该类型人行桥的振动舒适度一般由竖向刚度决定。 5.计算得到的钢箱简支梁人行桥高跨比与跨度关系曲线（H/L～L曲线），近似为一阶线性曲线，各条曲线的斜率基本相近。对三座实际人行桥舒适度的评估，均得到了与实际相符的结果，表明本文给出的钢箱简支梁人行桥高跨比与跨度关系曲线，不仅可以为同类人行桥设计提供参考，而且还可以对既有同类型的人行桥的舒适度进行评价。 |
| 作者： | 秦岭 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 任伟新;吴建武 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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