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原文传递柔性人行桥侧向振动的研究

论文题名：	柔性人行桥侧向振动的研究
关键词：	人行桥;侧向振动;有限元模型;模态分析;动力分析
摘要：	2000年千禧桥的大幅侧向共振问题引起了公众和业内人士的广泛关注，目前人们的共识是对于侧向自振频率低于1.3Hz的柔性人行桥，当桥上的行人足够多时都存在大幅侧向共振的隐患。解决该问题的方法有三种：一种是增加侧向刚度，使桥梁侧向自振频率避开敏感的频段，该方法的缺点是可能会影响结构的美观，且对于特别柔的桥梁实际上也是不可行的；另一种是附加阻尼装置，降低共振响应，该方法的缺点是加固造价可能很昂贵，千禧桥的加固就采用了这种方法，加固费用达7百万美元；还有一种是限制人行桥的通行人数。由于大幅侧向共振现象仅当桥上人数多到一定程度时才会发生，因此有必要研究避免柔性人行桥发生大幅共振的临界人数。为此，本文首先提出了人行桥人激侧向振动的分析理论，根据模态空间内行人和桥梁结构动力响应幅值相等的原则，推导出人行桥避免发生大幅侧向共振的临界人数的估算公式，并分析了临界人数的影响因素。接着，利用伦敦千禧桥的振动实测资料对所提出的理论进行验证。具体方法是：细致地建立了千禧桥的全桥空间有限元模型，进行模态分析得到桥梁侧向自振频率与千禧桥的侧向自振频率的实测值进行比较，发现前4阶侧向自振频率的理论值与实测值相差不到2％，表明所建模型有很高的分析精度。然后，利用本文提出的人行桥临界人数的估算公式计算千禧桥的临界人数，将该临界人数沿桥面均匀的布置，求解这一人群过桥时桥梁侧向加速度响应幅值的最大值，发现该值与该桥试验观测到的与舒适度有关的侧向加速度限值基本吻合，表明本文的分析方法能很好地预测千禧桥的侧向振动问题。
作者：	夏晓东
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	刘林
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文