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大跨度梁板结构人致振动舒适度研究
| 论文题名： | 大跨度梁板结构人致振动舒适度研究 |
| 关键词： | 人行天桥;大跨度梁板结构;人致振动;舒适度评价;烦恼率;移动荷载 |
| 摘要： | 近年来大跨度梁板结构发展迅速,振动舒适度问题得到了越来越多的关注。目前对人行荷载的研究还不够充分,人致振动计算方法过于简化,舒适度评价采用简单的二分法,不利于设计者对结构舒适度的全面理解和准确评估。本文分别对人行荷载涉及的重要参数、人行荷载作用下大跨度梁板结构的加速度反应计算方法和舒适度评价方法展开研究。 首先,本文使用测力板测量了人行荷载,通过频谱分析得到了人行荷载的动载因子及相位角等参数,给出了动载因子随步频的变化关系和各阶相位角的均值,提出了考虑步行荷载双峰值特点的步行荷载模型,同时给出了考虑前六阶谐波的跑步荷载模型。通过多个地点的步频和步长统计,为模拟随机步行荷载和准确计算结构响应提供了基础数据。 其次,研究了现行的各种梁板结构人致振动计算方法。给出了用振型质量替代AISC11方法中有效质量的计算公式,为验算结构舒适度提供了简便方法。通过对移动荷载作用下简支梁振动响应的研究,发现共振折减系数用于发生共振反应的谐波是有效的,但用于其他各阶谐波则低估了结构的反应,为此给出了CCIP-016和SCIP354方法中共振折减系数的使用条件。采用CCIP-016方法对一个带悬挑的大跨度楼板结构的舒适度影响因素进行了研究,结果表明减小悬挑长度和增加阻尼对于减小楼板振动最有效。 再次,目前的计算方法中普遍采用共振折减系数来近似考虑人行荷载的移动性,这种做法不能准确模拟人行荷载的移动加载过程。本文采用ANSYS命令流建模,实现了人行荷载的移动加载过程,并通过在MATLAB中调用ANSYS的方法,通过大量时程分析得到梁板结构最大均方根加速度反应的累积概率分布,通过分布拟合得到分布参数,由此可以得出某一加速度值的超越概率,能够较全面地了解结构的人致振动特性。 为了合理地评价结构的舒适度,引入烦恼率进行评价,给出了烦恼率拟合曲线分布参数的确定方法,提高了烦恼率曲线的拟合精度,并改进了设计系数的表达式。基于随机步行荷载和烦恼率的舒适度评价方法是建立在概率基础上的方法,比现行规范方法采用单一的加速度值进行舒适度评价更有说服力,同时也克服了CCIP-016和SCIP354中动载因子保证率取值不同带来的不确定性。 最后,对一个跨度达100m的室内人行天桥进行了人致振动测试,采用了本文提出的基于随机步行荷载和烦恼率的舒适度评价方法,对该结构的人致振动问题进行了研究。给出了各种工况下的累积概率曲线和烦恼率曲线,现场测试统计的烦恼率与本文方法的计算结果较为一致。采用本文方法的评价结果表明,展望桥在多人随机行走作用下的舒适度可以满足要求。 |
| 作者： | 申选召 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 滕军 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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