本文關(guān)鍵詞：基于人群—橋梁耦合振動(dòng)理論的人行懸索橋振動(dòng)研究及參數(shù)分析

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【摘要】：隨著人行橋不斷向大跨、輕質(zhì)和低阻尼的方向發(fā)展,其自振頻率也隨之逐漸減小,這使得結(jié)構(gòu)在人群作用下更易發(fā)生明顯的振動(dòng),出現(xiàn)振動(dòng)舒適性乃至使用安全性問(wèn)題。因此,分析行走人群作用下的人行橋振動(dòng)響應(yīng)已成為目前亟待解決的問(wèn)題。然而,一方面,目前的研究通常以荷載模型模擬人群作用,忽略了人群與結(jié)構(gòu)之間的相互影響；另一方面,雖然人體模型的研究成果比較多,但大多用于分析靜止人群作用下的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性,而很少用于分析行走人群對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)的影響,基于人群-橋梁耦合振動(dòng)理論的參數(shù)分析更是少見(jiàn)。針對(duì)以上問(wèn)題,本文主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究：(1)結(jié)合人行荷載模型和人體模型的研究成果,提出由時(shí)不變的主體質(zhì)量、主體剛度、主體阻尼和時(shí)變的耦合質(zhì)量組成的人體動(dòng)力模型,同時(shí)以傅立葉級(jí)數(shù)模型表示人行側(cè)向荷載；分析行人與橋梁分別所受的荷載,建立人體動(dòng)力平衡方程,并通過(guò)對(duì)比線性加速度法、Wilson-9法和Newmark法確定人體動(dòng)力平衡方程的解法。(2)分析行人與橋梁之間位移和力的協(xié)調(diào)關(guān)系,提出基于協(xié)調(diào)關(guān)系并通過(guò)分別采用Newmark法求解人體動(dòng)力平衡方程和完全法瞬態(tài)分析求解橋梁動(dòng)力平衡方程來(lái)實(shí)現(xiàn)人橋耦合振動(dòng)分析的方法；通過(guò)彈簧質(zhì)量系統(tǒng)、人體動(dòng)力模型勻速通過(guò)簡(jiǎn)支梁兩個(gè)算例驗(yàn)證本文方法的可行性,并分析時(shí)間步長(zhǎng)、荷載子步數(shù)和荷載施加方式對(duì)計(jì)算精度和求解效率的影響。(3)以某大跨度人行懸索橋?yàn)槔?通過(guò)模態(tài)分析得到結(jié)構(gòu)的自振頻率,并通過(guò)對(duì)比各國(guó)規(guī)范的規(guī)定確定合理的阻尼比；根據(jù)本文提出的方法,結(jié)合頻譜分析,研究步頻、人群行走模式和人群密度等參數(shù)對(duì)耦合系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)的影響；通過(guò)對(duì)比各國(guó)規(guī)范對(duì)人行橋振動(dòng)舒適度評(píng)價(jià)指標(biāo)及其限值的規(guī)定確定合理的舒適度評(píng)價(jià)方法,從而實(shí)現(xiàn)容許上橋人數(shù)的估計(jì)。研究結(jié)果表明：本文提出的分析方法具有一定的可行性,且當(dāng)時(shí)間步長(zhǎng)為0.01s、荷載子步數(shù)為1時(shí),該方法的計(jì)算精度和求解效率比較令人滿意；橋梁跨中的振動(dòng)響應(yīng)受到步頻、人群行走模式和人群密度等因素中的兩種或三種的綜合影響,豎向和側(cè)向振動(dòng)響應(yīng)的變化規(guī)律也有所區(qū)別；在對(duì)人行橋進(jìn)行舒適度評(píng)價(jià)時(shí),應(yīng)采用均方根加速度作為舒適度評(píng)價(jià)指標(biāo),并應(yīng)采用總乘坐值來(lái)考慮結(jié)構(gòu)豎向和側(cè)向耦合振動(dòng)的情況,且總乘坐值應(yīng)小于0.5m/s2。
【關(guān)鍵詞】：人行懸索橋 耦合振動(dòng) 人體動(dòng)力模型 參數(shù)分析 舒適度評(píng)價(jià)
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U441.3;U448.25
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 研究背景11-13
• 1.2 人行懸索橋發(fā)展概述13-14
• 1.3 研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3.1 人行橋人致振動(dòng)理論研究14-15
• 1.3.2 人與結(jié)構(gòu)相互作用研究15-16
• 1.3.3 人體模型研究16-18
• 1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線18-19
• 第2章 人體動(dòng)力模型的提出與方程的建立19-40
• 2.1 人行荷載模型19-30
• 2.1.1 人行荷載特性19-22
• 2.1.2 單步落足荷載模型22-24
• 2.1.3 連續(xù)行走荷載模型24-29
• 2.1.4 人群荷載模型29-30
• 2.2 人體模型30-34
• 2.2.1 生物力學(xué)模型30-31
• 2.2.2 動(dòng)力學(xué)模型31-33
• 2.2.3 本文提出的模型33-34
• 2.3 人體動(dòng)力平衡方程及求解方法34-39
• 2.3.1 人體動(dòng)力平衡方程34-35
• 2.3.2 橋梁所受荷載35-36
• 2.3.3 動(dòng)力平衡方程的解法36-39
• 2.4 本章小結(jié)39-40
• 第3章 人橋耦合振動(dòng)的分析原理與方法40-58
• 3.1 位移與力的協(xié)調(diào)關(guān)系40-41
• 3.1.1 位移協(xié)調(diào)關(guān)系40-41
• 3.1.2 力的協(xié)調(diào)關(guān)系41
• 3.2 節(jié)點(diǎn)荷載及位移的轉(zhuǎn)換41-44
• 3.2.1 節(jié)點(diǎn)荷載的轉(zhuǎn)換42
• 3.2.2 節(jié)點(diǎn)位移的轉(zhuǎn)換42-43
• 3.2.3 坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換43-44
• 3.3 人橋耦合振動(dòng)的分析方法44-57
• 3.3.1 分析方法44-46
• 3.3.2 算法驗(yàn)證46-52
• 3.3.3 時(shí)間步長(zhǎng)的影響52-54
• 3.3.4 荷載子步數(shù)和荷載施加方式的影響54-57
• 3.4 本章小結(jié)57-58
• 第4章 人群-橋梁耦合系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)研究及參數(shù)分析58-81
• 4.1 人行懸索橋模型58-64
• 4.1.1 工程概況58-59
• 4.1.2 模態(tài)分析59-61
• 4.1.3 阻尼比的取值61-64
• 4.2 影響參數(shù)及計(jì)算工況64-67
• 4.2.1 影響參數(shù)及取值64-66
• 4.2.2 計(jì)算工況66-67
• 4.3 振動(dòng)響應(yīng)研究及影響參數(shù)分析67-73
• 4.3.1 振動(dòng)響應(yīng)研究67-71
• 4.3.2 影響參數(shù)分析71-73
• 4.4 容許上橋人數(shù)分析73-80
• 4.4.1 人行橋振動(dòng)舒適度評(píng)價(jià)73-76
• 4.4.2 舒適度評(píng)價(jià)方法的比較76-78
• 4.4.3 本文采用的舒適度評(píng)價(jià)方法78
• 4.4.4 容許上橋人數(shù)分析78-80
• 4.5 本章小結(jié)80-81
• 結(jié)論與展望81-83
• 致謝83-84
• 參考文獻(xiàn)84-91
• 攻讀碩士期間參與科研實(shí)踐項(xiàng)目91

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2 戴德成,任勇生;矩形板的非線性熱彈耦合振動(dòng)[J];振動(dòng)工程學(xué)報(bào);1990年02期

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4 李永樂(lè);強(qiáng)士中;廖海黎;;風(fēng)速場(chǎng)模型對(duì)風(fēng)—車—橋系統(tǒng)耦合振動(dòng)特性影響研究[J];空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào);2006年01期

5 黃新藝;陳彥江;盛洪飛;李巖;;多軸車輛—橋梁耦合振動(dòng)響應(yīng)的數(shù)值解法[J];公路交通科技;2008年12期

6 李永樂(lè);向活躍;臧瑜;強(qiáng)士中;;雙車交會(huì)過(guò)程的風(fēng)-車-橋耦合振動(dòng)研究[J];土木工程學(xué)報(bào);2011年12期

7 殷新鋒;劉揚(yáng);蔡春聲;彭暉;;輪胎接觸面對(duì)車-簡(jiǎn)支梁橋耦合振動(dòng)的影響[J];長(zhǎng)沙理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年01期

8 王寧波;任偉新;肖祥;;列車-橋梁耦合振動(dòng)研究綜述[J];力學(xué)進(jìn)展;2012年05期

9 劉鈺;范晨光;高芳清;張同剛;;考慮跳車情況下的車-橋耦合振動(dòng)研究[J];四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版);2012年S2期

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1 譚長(zhǎng)建;祝兵;;拉索橋面耦合振動(dòng)及相鄰索耦合振動(dòng)分析[A];第十八屆全國(guó)橋梁學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2008年

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6 王國(guó)治;;艦艇機(jī)械結(jié)構(gòu)的耦合振動(dòng)及水下噪聲控制[A];第十屆船舶水下噪聲學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2005年

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10 楊燕;丁虎;陳立群;;車路耦合非線性振動(dòng)有限長(zhǎng)道路模型研究[A];第九屆全國(guó)動(dòng)力學(xué)與控制學(xué)術(shù)會(huì)議會(huì)議手冊(cè)[C];2012年

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3 張媛;車輛—軌道—橋梁系統(tǒng)的空間耦合振動(dòng)及其環(huán)境振動(dòng)[D];天津大學(xué);2007年

4 王達(dá);基于有限元模型修正的大跨度懸索橋隨機(jī)車流車—橋耦合振動(dòng)分析[D];長(zhǎng)安大學(xué);2008年

5 徐信芯;旋挖鉆機(jī)鉆桿耦合振動(dòng)分析與減振研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2014年

6 徐翔;船舶復(fù)雜推進(jìn)軸系耦合振動(dòng)理論及試驗(yàn)研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

7 蔡成標(biāo);高速鐵路列車—線路—橋梁耦合振動(dòng)理論及應(yīng)用研究[D];西南交通大學(xué);2004年

8 岳祖潤(rùn);鐵路橋梁三維耦合振動(dòng)仿真與墩臺(tái)狀態(tài)評(píng)估[D];鐵道部科學(xué)研究院;2002年

9 陳彬;舵機(jī)電液伺服調(diào)節(jié)器耦合振動(dòng)特性及其控制研究[D];華中科技大學(xué);2007年

10 周勇超;地震及汽車作用下長(zhǎng)大混凝土橋梁振動(dòng)研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2013年

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1 牛培;F4冷軋機(jī)耦合振動(dòng)機(jī)理研究與仿真[D];河北工程大學(xué);2016年

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