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人行天桥人致振动实测及振动控制研究
| 论文题名： | 人行天桥人致振动实测及振动控制研究 |
| 关键词： | 人行天桥;人致振动;加速度响应;舒适性评估;模态识别;调谐质量阻尼器;减振性能 |
| 摘要： | 人行桥在城市交通系统中发挥了重要作用。伴随经济和社会需求的发展，各类型人行桥不断涌现。环境荷载作用下人行桥特别是大跨度柔性人行桥可能发生较大振动，而过度振动不但会影响行人舒适性，也会对结构的安全性和抗疲劳性能构成威胁。另外，人行桥模态耦合严重，振动响应频率分布密集，这将导致桥梁振动信号分析可能存在巨大的困扰。本文通过两座不同类型的人行桥的结构加速度响应，划分了结构的舒适性等级，并重点利用多种模态分析方法有效识别结构的密集模态参数。另外，本文着重解决了附加调谐质量阻尼器（TMD）的异形桥工程涉及的减振性能验证及优化等关键问题，并且获得了可信的评估和优化结果。本文的研究对于人行桥结构的设计和改进具有重要的指导意义，为人行桥的舒适性评价和振动控制提供新思路和方法。本论文的主要工作如下： （1）对比了多种模态识别方法的稳健性能。其中选取了随机子空间法、基于自然环境激励技术的特征系统实现算法、增强频域分解法、快速贝叶斯FFT及随机减量技术，从频率密集度、信号长度、信噪比三个方面对密频结构模态识别算法的精度进行比较，为密集频率结构的模态识别提供可靠的方法，最终为实现桥梁的减振及抗疲劳设计和优化提供技术支撑及参数依据。 （2）提出了斜拱曲梁人行桥-TMD系统的减振性能验证方法。在Midas/Civil分析上，基于建立的精细化有限元模型，采用蒙特卡洛随机抽样方法得到TMD随机组合参数（调谐频率、调谐阻尼比），在环境激励和人行荷载影响下分别获得TMD不确定性参数的主结构模态参数变化与减振效果指标之间的关联。在现场实测方面，采用输出加速度响应信号以及可靠的模态分析方法对桥梁的实测等效阻尼比进行评估，估计了该系统的实测减振率范围，最终验证了TMD的减振效能。 （3）采取了一种多调谐质量阻尼器（MTMD）系统的优化设计方法，旨在提高人行桥的舒适性指标，减少行人在桥梁整个生命周期的诱导振动。在人行桥不同舒适性水平下，本文着重利用多目标遗传算法NSGA-Ⅱ 实现MTMD调谐频率和调谐阻尼比的优化过程。与传统遗传算法GA和Den Hartog TMD最优参数设计得到的结果相比，采用的算法获得的参数更能适应主结构参数的不确定性变化，提高人致振动下桥梁的稳健性。 |
| 作者： | 吴朝源 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 何运成 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广州大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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