【摘要】：隨著人行橋跨度的增大,結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出輕柔、低阻尼的特點。近年來,部分人行橋發(fā)生大幅人致振動,不僅嚴重影響橋上行人行走舒適度,甚至還影響到橋梁結(jié)構(gòu)安全。人行橋人致振動舒適度問題受到橋梁工程界以及國際標準化組織的重視。目前已有的研究成果以及規(guī)范標準所建議的人行橋人致振動舒適度指標之間存在較大差異,尚沒有綜合考慮行人承受振動能力、結(jié)構(gòu)振動響應大小以及人體主觀感覺不確定性的定量研究。本文針對人行橋人致振動舒適度問題,從人致振動舒適度定量計算、舒適度實時測量評估、舒適度評價方法改進、人行橋結(jié)構(gòu)振動響應參數(shù)分析等方面開展了研究。主要完成了如下工作:(1)提出了人行橋振動影響“敏感度”的概念,實現(xiàn)了行人對于振動敏感程度的量化表達。將行人承受振動能力和人行橋結(jié)構(gòu)振動響應這兩個具有不確定性和模糊性的概念量化,給出了“人體抗力”和“振動效應”的概念和定量表達式,分別計算了單個行人和人群的敏感度,建立了敏感度模型。將該模型的計算結(jié)果與現(xiàn)場試驗結(jié)果、國際標準化組織得出的結(jié)論進行了比較,驗證了敏感度方法的正確性。(2)研究了行人在振動響應下的主觀反應隸屬度值與人行橋結(jié)構(gòu)振動響應之間的非線性關(guān)系,建議了改進隸屬度函數(shù),將改進隸屬度函數(shù)與傳統(tǒng)計算公式、前人的實驗結(jié)果進行了比較,表明改進隸屬度計算值與實驗結(jié)果更接近,傳統(tǒng)隸屬度計算公式偏差較大。在改進煩惱率計算模型基礎(chǔ)上,給出了精度滿足工程應用要求的近似人行橋煩惱率曲線,計算結(jié)果曲線和近似曲線之間的誤差不超過0.04。建議了一種考慮豎向與側(cè)向耦合振動的舒適度綜合評價方法,對廣州市黃埔區(qū)科學城人行橋進行了振動舒適度研究和減振設(shè)計,計算結(jié)果表明合理設(shè)置TMD能起到減振作用。(3)基于智能移動手機內(nèi)置的加速度傳感器、方位角傳感器和實時顯示功能,開發(fā)了基于智能手機的人行橋人致振動舒適度實時評價系統(tǒng),該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、管理中心子系統(tǒng)和智能手機客戶端組成。將空間坐標轉(zhuǎn)換法則應用于動態(tài)信號采集過程,實現(xiàn)了由智能手機坐標系到慣性坐標系的轉(zhuǎn)換;編寫了方位角傳感器調(diào)用程序,實現(xiàn)了智能手機自動采集并實時顯示當前方位角信息;在去除趨勢項的基礎(chǔ)上,采用數(shù)學形態(tài)學方法進行了振動信號漂移校正;采用小波變換方法濾除了加速度信號中的重力噪聲。在現(xiàn)場比較了所提出評價系統(tǒng)與傳統(tǒng)加速度傳感器的測試結(jié)果,并與國際標準ISO2631-1:1997規(guī)定的人體主觀感覺進行了比較。(4)基于解析解理論,對人致振動舒適度進行了定量研究。推導了人行橋人致振動響應的解析解,計算了共振情況下的最大加速度響應。分析了振動質(zhì)量、剛度、阻尼、跨度、行人行走方式、行走速度、行走步頻等參數(shù)對于人行橋結(jié)構(gòu)加速度響應的影響,并將加速度響應計算結(jié)果與前人研究結(jié)果進行了比較。通過參數(shù)敏感性分析得出了對人行橋加速度響應影響最顯著的參數(shù),對人行橋舒適度設(shè)計提出了建議。(5)以行人步行參數(shù)為輸入量,峰值加速度為輸出量,建立了用于人行橋峰值加速度響應預測的人致振動舒適度BP神經(jīng)網(wǎng)絡。以實測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對BP神經(jīng)網(wǎng)絡進行了優(yōu)化,采用優(yōu)化后的BP神經(jīng)網(wǎng)絡對人行橋結(jié)構(gòu)峰值加速度進行了預測,并將預測值與實測值、自適應神經(jīng)網(wǎng)絡、CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡、Elman神經(jīng)網(wǎng)絡的預測結(jié)果以及解析解結(jié)果進行了比較。振動舒適度BP神經(jīng)網(wǎng)絡可為非人橋共振情形下的振動舒適度評價提供依據(jù)。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U441.3;U448.11
【圖文】：

1-1 日本戶田公園人行橋 圖 1-2 日本 M 橋發(fā)生大幅側(cè)向振動述人致振動事件中人行橋人致振動響應都造成了橋上行人感到不舒適，嚴極度恐慌。類似的案例還有安大略 Alexandra 橋[24]、伯明翰 NEC 橋[25]、人行橋[26]、武漢長江大橋[27]、上�；疖囌救诵袠騕28]。近年來人行橋人致行走舒適度的案例如表 1-1 所示。表 1-1 人行橋人致振動影響行人行走舒適度的案例[17-34]

1-1 日本戶田公園人行橋 圖 1-2 日本 M 橋發(fā)生大幅側(cè)向振動述人致振動事件中人行橋人致振動響應都造成了橋上行人感到不舒適，嚴極度恐慌。類似的案例還有安大略 Alexandra 橋[24]、伯明翰 NEC 橋[25]、人行橋[26]、武漢長江大橋[27]、上海火車站人行橋[28]。近年來人行橋人致行走舒適度的案例如表 1-1 所示。表 1-1 人行橋人致振動影響行人行走舒適度的案例[17-34]

行人重心豎向運動示意圖

【參考文獻】

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本文編號：2750920