基于彈簧-質(zhì)量-阻尼行人動(dòng)力模型及歐拉梁人行橋模型建立人行橋-多人耦合系統(tǒng)相互作用模型。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室一低頻型鋼混凝土人行橋模型開展多人行走試驗(yàn),驗(yàn)證了相互作用模型的有效性和適用性。采用狀態(tài)空間法求解行人過(guò)橋時(shí)系統(tǒng)的瞬時(shí)模態(tài),分析了不同人群密度下人群隨機(jī)行走對(duì)人行橋動(dòng)力特性的影響。對(duì)人群隨機(jī)行走,還分析了不同人群密度和隨機(jī)步態(tài)參數(shù)（步頻、上橋時(shí)距和起步相位）對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的影響。結(jié)果表明:考慮人群-人行橋相互作用,隨著橋上行人密度的增大,人行橋基頻略有降低,阻尼比顯著增大;結(jié)構(gòu)響應(yīng)并不是逐漸遞增的,其中考慮步頻的隨機(jī)性對(duì)響應(yīng)均值的影響最大。 

【文章來(lái)源】：振動(dòng)與沖擊. 2020,39(11)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

多人-結(jié)構(gòu)相互作用模型

耦合作用模型中人體模型由人體質(zhì)量mi、彈簧ki和阻尼ci組成。對(duì)第i個(gè)行人mi在豎直方向上進(jìn)行受力(彈性力fS、阻尼力fD、慣性力fI)平衡分析,如圖2所示。利用d’Alembert原理可以直接推導(dǎo)得第i個(gè)行人的動(dòng)力平衡方程為

通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室一型鋼混凝土人行橋上開展多人有節(jié)奏行走試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證耦合模型的有效性及合理性。該人行橋全長(zhǎng)10.5 m,有效長(zhǎng)度10.3 m。橋兩端均設(shè)計(jì)制作為簡(jiǎn)支約束,人行橋兩側(cè)設(shè)有階梯及等候平臺(tái),供行人上下橋及調(diào)整步伐。人行橋全長(zhǎng)均勻線密度為340 kg/m。通過(guò)在人行橋跨中和1/4跨處懸掛重物產(chǎn)生初始位移再突然釋放的方式進(jìn)行人行橋結(jié)構(gòu)模態(tài)測(cè)試。經(jīng)該自由振動(dòng)法測(cè)得人行橋一階豎彎頻率為2.85 Hz,二階豎彎頻率為10.97 Hz。隨后開展單人及多人有節(jié)奏行走試驗(yàn)。圖3為3人按固定頻率通過(guò)人行橋,其中行人體重分別為65.7 kg、61.2 kg、60.3 kg,該實(shí)驗(yàn)使行人步頻從1.6 Hz到2.4 Hz,按0.1 Hz遞增,試驗(yàn)人員在節(jié)拍器引導(dǎo)下行走,保證步頻一致。多人行走試驗(yàn)人員一前一后行走,均相差一個(gè)步距,行人步長(zhǎng)取為0.71 m[16]。圖4和圖5為三人以1.9 Hz步頻過(guò)橋時(shí)模擬與實(shí)測(cè)跨中加速度響應(yīng)時(shí)程,圖6和圖7為兩者的頻譜對(duì)比。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3414471