原文传递
随机人群激励下钢结构人行桥的振动研究
| 论文题名： | 随机人群激励下钢结构人行桥的振动研究 |
| 关键词： | 人行桥;人致振动;步行荷载模型;元胞自动机;调谐质量阻尼器 |
| 摘要： | 近年来，随着科学技术的进步、新型轻质高强材料的应用以及结构分析计算水平的提高，人行桥正朝着轻柔、大跨、低阻尼的方向发展。然而轻型大跨人行桥容易由人致荷载激起振动，导致结构振动舒适度问题甚至安全事故。虽然人致振动事件早有发生，但直至千禧桥事件发生后，人致振动问题才得到了广泛研究。人致振动的研究主要包含行人荷载模型的建立、人与结构的相互作用、振动舒适度的评价方法和减振控制等方面。本文着重对行人竖向的步行荷载模型，尤其是随机人群荷载模型开展研究，完成了以下研究工作： （1）引入元胞自动机理论，结合单步荷载曲线，建立了随机人群步行荷载模型。首先以长安大学彩虹桥为试验对象，根据桥上行人的行走行为来定义元胞自动机的演变规则。确定人群的随机步行参数分布后，根据元胞自动机的演变规则模拟了桥面的随机行人流，再将随机行人流与单步荷载曲线公式相结合获得了行人对桥面的随机步行力的位置分布。引入杠杆原理法，把随机人群对桥面的步行力等效为主梁节点力，将主梁节点力加载到有限元模型上实现了对人行桥随机行人的人致振动响应的求解，通过蒙特卡洛法多次抽样进行模拟，确保计算响应结果的合理性。上述分析全过程均借助MATLAB软件实现了参数化和程序化。 （2）以某人行桥为算例，分别采用本文提出的随机人群荷载模型和德国EN03规范规定的人群荷载模型对该桥进行有限元分析，并以德国EN03规范计算的响应为基准，验证本文所提荷载模型的有效性。在相同人群密度工况下，两种荷载模型计算的响应结果相差在10%左右，表明本文提出的随机人群荷载模型较为合理。针对个别工况舒适度超限问题，采用了调谐质量阻尼器对该人行桥进行了减振控制设计，峰值加速度减振率均达到了90%以上。 |
| 作者： | 朱硕 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 赵国辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
