空间曲线斜拉人行桥静动力分析及人致振动特性分析

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近年来,随着改革开放步伐的持续加快,我国城镇化率逐步提高,大量人口从农村流入城市,随着城市人口的增多,城市车辆及行人流通的负担越来越重,人行天桥的优势逐渐显现。科技的发展、工程技术的提高以及新型轻质材料的广泛应用使得城市人行天桥向着大跨、轻柔的方向发展,且建成了很多外形奇特美观的人行桥。但人行桥跨度的增大及质量的减轻均会导致结构刚度减小,结构阻尼也会变低,直接导致桥梁基础自振频率变小,当行人的行走频率与结构的自振频率接近时两者会出现共振,容易产生过度振动现象,影响行人的舒适度。而国内规范目前仅通过规避可能产生人桥共振的最低桥梁基频来避免出现过度振动,因此本文以一座空间曲线斜拉人行桥为实例,对行人荷载及各国人行桥规范、人行桥的受力状态、人行桥人致振动特性及舒适度评价进行了研究,主要工作如下:(1)系统的介绍了国内外人行桥人致振动的研究现状、斜塔斜拉桥的特点、三种常用的人致振动计算理论,对比研究了多种人行桥设计规范,重点关注规范中对行人舒适度的规定,总结各规范关于舒适度评价的异同。(2)以厦门市环岛路某空间曲线斜塔斜拉人行桥为工程背景,基于大型有限元软件ANSYS,对该人行桥进行静动载理论计算与实桥多工况试验,研究其受力特点,为下文人致振动计算奠定基础。(3)以行人荷载傅里叶级数模型对人行桥进行人致振动响应理论计算,研究了其在单人以不同步频过桥、多人并排过桥以及多人成队列过桥情况下的竖向加速度响应,并与实测结果进行对比。(4)结合德国EN03规范对人行桥进行人群荷载动力响应计算,根据计算结果对人行桥舒适度进行评价,并依据不同行人密度下行人舒适度感受提出相应的日常使用人流量限制措施。
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