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基于双足模型的人-桥竖向动力相互作用研究
| 论文题名： | 基于双足模型的人-桥竖向动力相互作用研究 |
| 关键词： | 大跨桥梁;行人步频;动载因子;地面反力;双足模型 |
| 摘要： | 近年来，随着轻质高强材料、新型结构形式和新施工技术的广泛使用，以及人们对建筑美观的要求，大跨度楼板、大跨度人行桥等结构大量涌现。而此类结构呈现低频阻尼小的特点，该类型结构容易引发人致振动，因此大跨度梁板结构和大跨度人行桥的人致振动引起学者高度重视。行人通过结构时所产生的步行力荷载是结构发生振动的根本激励源，因此展开行人步行荷载研究成为研究结构人致振动水平评估问题的首要任务。与此同时，以前的荷载-响应关系已经不适用于目前的人行桥设计中的人致振动计算。所以，建立简单且准确的人行桥荷载-响应关系，是目前急需解决的问题，以便为工程应用中提供参考。 基于上述问题，本文总共进行了4章研究。其中，第1章对人行桥人致振动事故、步行力荷载测定研究现状、行人动力荷载模型研究现状、人-桥竖向相互作用研究现状等进行了综述。第2章重点研究倒立摆模型、圆弧足底倒立摆模型和质量弹簧模型，对比了3个模型的优缺点。第3章主要利用双足模型研究人-桥相互作用，建立了人-桥相互作用分析的理论框架。第4章主要通过试验验证第3章人-桥相互作用理论分析的可靠性，最后得到研究结论及展望。本文所做的主要工作有： （1）阐述了目前现有的时域、频域行人动力荷载模型，并指出其优点以及存在的不足。 （2）目前有大量的行人步行荷载模型，从其中挑选出几个具有代表性的，通过大量模拟得到行人步频、平均步速、动载因子等，并与前人试验结果相对比，获得几种模型的真实输入参数取值范围，分析该模型是否具备研究人-结构相互作用的能力，为实际工程中选取步行荷载模型提供参考。 （3）利用步行荷载模型研究人-桥竖向相互作用。首先使用目前多数学者较为推崇的SMD模型研究人-桥竖向相互作用，观察使用SMD模型与桥梁耦合时桥梁动力特性的变化。而后利用倒立摆模型、圆弧足底倒立摆模型、质量弹簧双足模型与桥梁耦合研究人-桥相互作用。使用圆弧足底倒立摆模型和质量弹簧双足模型研究人-桥竖向相互作用，对比行人通过振动桥面和刚性地面时行人步态和步行力的变化原因。 （4）利用试验研究人-桥耦合竖向相互作用并验证模拟结果是否准确。使用新型九轴无线蓝牙传感器测试行人分别通过刚性地面和振动桥面时动力特性的变化。通过试验测得的大量的数据进行统计分析，得到行人分别通过刚性地面、振动桥面时，一阶动载因子与行人步频之间的关系，且拟合出动载因子随步频变化的线性函数，并与前文所用步行荷载模型拟合出的线性函数对比，验证模拟结果是否准确，为其他学者研究人-桥竖向相互作用时提供参考。 |
| 作者： | 尚旭强 |
| 专业： | 防灾减灾工程与防护工程 |
| 导师： | 朱前坤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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