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人行悬索桥人致振动分析与振动控制研究
| 论文题名： | 人行悬索桥人致振动分析与振动控制研究 |
| 关键词： | 人行悬索桥;人致振动;现场实测;振动控制 |
| 摘要： | 人行悬索桥主要承受的活载是人行荷载，因为活载较小，所以许多工程师在设计人行悬索桥时将加劲梁设计成“轻盈”的柔性结构，这样的设计有利于人行悬索桥的景观性，但也造成了人行悬索桥自振频率低、阻尼小的特点。在这样的状态下，人群以正常步频行走时可能触发共振，出现较大的振动响应，引起行人恐慌。针对这样的问题，本文以陕北某景区人行悬索桥为工程依托，结合使用了计算分析和现场实测两种方法，计算与实测了该人行悬索桥的振动响应，综合评价了该桥的舒适度，并进行了相应的振动控制研究。本文的主要研究内容及相应结论如下： （1）人致振动分析研究 采用两款有限元软件计算了该人行悬索桥的静动力特性并进行了对比，然后按两种规范推荐的人群荷载模型和加载方式计算了该人行悬索桥的人致振动响应。结果表明：①该人行悬索桥自振频率很低，人致振动问题较为严重，并且该人行悬索桥的竖向振动问题十分突出；②加载方式与该阶振型的振动形态对振动响应结果有较大影响；③该人行悬索桥的竖向振动响应远远超过了规范限值，应当进行振动控制。 （2）现场实测研究 现场测试了该人行悬索桥的动力特性和多种行走工况下的振动响应。测试结果表明：①结构的实测频率整体上比有限元分析值略大，而实测结构各阶振型的平均阻尼比仅为 0.24%，说明该类人行悬索桥比一般人行桥的阻尼更低；②不同的行走方式对振动响应能够产生不小的影响，同向行走使人群的荷载更加集中，能较为显著的增大振动响应；③实测最大竖向加速度响应峰值为0.526m/s2，这已经超过规范的舒适度限值，该人行悬索桥的竖向振动过大，应当进行振动控制。 （3）振动控制研究 针对加速度响应最大的两阶振型进行了TMD减振参数设计，建立了相应的ANSYS模型，计算减振后的振动响应，并且探讨了TMD安装位置和质量比这两个重要参数对减振效果的影响。计算结果表明：①TMD的安装可较为显著地降低对应振型的振动响应，若TMD的质量比设置恰当，跨中位置振动响应的减振率不低于70%；②当部分TMD安装在除跨中以外的位置时，减振率下降较为明显；③随着TMD质量比的增大，减振率逐渐增大，但当质量比超过1.25%后，TMD的减振效率明显下降。 |
| 作者： | 谢亮 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 刘来君 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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