【摘要】：隨著土木工程領(lǐng)域內(nèi)輕質(zhì)高強(qiáng)材料發(fā)展趨于成熟,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)日益輕量化,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的基頻與行人步頻接近,產(chǎn)生結(jié)構(gòu)過度振動(dòng)的問題。人行荷載激勵(lì)下結(jié)構(gòu)的過度振動(dòng)將影響結(jié)構(gòu)的耐久性與安全性,同時(shí)影響行人行走的舒適性。本文以大跨人行天橋?yàn)檠芯繉?duì)象,圍繞隨機(jī)行走人群的建模、隨機(jī)人群-結(jié)構(gòu)豎向動(dòng)力方程的建立及結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)不確定下的減振設(shè)計(jì)開展相應(yīng)研究。本文的主要研究內(nèi)容包括:1、深入分析了人行天橋在單人行走作用下的加速度響應(yīng)與模態(tài)參數(shù)的變化�；趩稳撕喕治鯩F、MSD和MMSD模型,建立了人-橋耦合運(yùn)動(dòng)方程,分析了單人行走下人行天橋的加速度響應(yīng)和模態(tài)參數(shù)變化,研究了三種簡化模型下耦合方程的差異性,分析了單人行走參數(shù)變化對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響,包括人體質(zhì)量、等效剛度、等效阻尼和行人步行力等因素。2、深入研究了基于行人步長的行走加載模擬方法,分析了行走人群的隨機(jī)性,包括人-結(jié)構(gòu)豎向耦合作用、行人個(gè)體間差異性和個(gè)體內(nèi)隨機(jī)性、行人-行人間相互作用和人群行走動(dòng)作的同步率,推導(dǎo)了隨機(jī)人群-結(jié)構(gòu)耦合動(dòng)力方程,建立了隨機(jī)人群離散模型和集中模型。3、基于隨機(jī)人群行走模型,分析了不同模態(tài)質(zhì)量和不同基頻的人行天橋瞬時(shí)加速度響應(yīng)和瞬時(shí)頻率、瞬時(shí)阻尼比的變化情況。4、建立了人-橋-TMD動(dòng)力耦合方程,分析了隨機(jī)人群行走下人行天橋瞬時(shí)阻尼比和瞬時(shí)頻率的不確定性。建立了行人行走下考慮人-結(jié)構(gòu)相互作用的減振策略,開展了隨機(jī)行走人群下人行天橋的減振分析。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U441.3
【圖文】：

考慮人-結(jié)構(gòu)相互作用的大跨結(jié)構(gòu)人致振動(dòng)響應(yīng)分析10圖1.3 步行荷載前四階動(dòng)載因子Fig.1.3 The fourth order dynamic load factor of the walking loadKerr[47]基于實(shí)驗(yàn)中得到的單人正常行走荷載分布曲線，擬合出了行人行走時(shí)的荷載動(dòng)載因子數(shù)學(xué)關(guān)系，具體如圖1.3所示。Young[41]基于其他學(xué)者的研究，給出了可靠度較高的歐美行人步行荷載傅里葉級(jí)數(shù)模型的動(dòng)載因子取值方法。樊健生等[52]基于前人的研究成果，不考慮人-人相互作用和結(jié)構(gòu)對(duì)行人行走的反作用，構(gòu)建了行人步行的傅里葉級(jí)數(shù)模型。1.3.2 步行荷載隨機(jī)模型實(shí)際上，行人行走并不是一個(gè)固定的過程，存在許多不確定因素，傅里葉級(jí)數(shù)模型描述了行人的周期性步行荷載，但是由于行人個(gè)體內(nèi)的隨機(jī)性，行人每一步都可能有所差別。一段連續(xù)的步行過程

圖 1.4 論文技術(shù)路線圖Fig.1.4 Technical roadmap通過近年來國內(nèi)外對(duì)人-結(jié)構(gòu)相互作用的綜述，集中展示了基于簡支梁的人-結(jié)構(gòu)豎向耦合研究的發(fā)展，在此基礎(chǔ)上本文以單人研究為出發(fā)點(diǎn)，拓展到隨機(jī)人群，從人-結(jié)構(gòu)豎向耦合作用分析、隨機(jī)人群建模及人行天橋動(dòng)力響應(yīng)分析、不同尺寸人行天橋在隨機(jī)人群行走下響應(yīng)分析和結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性參數(shù)不確定的減振方法研究展開詳細(xì)研究，本文研究人致振動(dòng)問題采用的技術(shù)路線如圖 1.4 所示，本文分析的主要內(nèi)容包括以下部分：（1）研究了人行天橋在行人行走下加速度響應(yīng)與模態(tài)參數(shù)的變化�；谛腥撕喕治� MF、MSD 和 MMSD 模型，建立了人-橋耦合運(yùn)動(dòng)方程，研究了單人行走下人行天橋的加速度響應(yīng)和模態(tài)參數(shù)，并且對(duì)比分析了在三種簡化模型下耦合方程的差異性。同時(shí)考慮行人動(dòng)力特性參數(shù)變化對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響。

圖 2.2. 行人簡化質(zhì)量-彈簧-阻尼(MSD)模型Fig.2.2 The mass-spring-damper modal of a pedestrian行走于人行天橋，受到行人阻尼產(chǎn)生的反向阻尼力、結(jié)構(gòu)度產(chǎn)生的彈性力的作用，受力分析可得行人動(dòng)力平衡方型分解法，式(2-8)轉(zhuǎn)化為：行天橋的動(dòng)力學(xué)方程在 2.2 部分已經(jīng)進(jìn)行了推導(dǎo)，所以結(jié)-6)描述，同時(shí) ) 行人動(dòng)力平衡方程進(jìn)行激勵(lì)荷載的等效替換，其中

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2797472