单人步行荷载模型研究

对于大跨轻柔结构,人-结构竖向相互作用较为显著,要准确预测结构人致响应,需建立更加精细的单人步行荷载模型。在单自由度弹簧、质量和阻尼(SMD)模型中,引进包含亚谐分量的内部自激励,建立了更加精细的ASMD模型Ⅱ,并对其进行了实验验证。结果表明:当结构自振频率处于亚谐共振区时,需考虑亚谐分量的影响,其影响随人/结构质量比的增加更显著,忽略亚谐分量会导致计算结果偏小;处于倍频共振区时,不考虑人-结构相互作用的共振响应预测结果偏于保守;相比之下,ASMD模型Ⅱ能更好的预测结构人致竖向动力响应。

步行荷载作用下单跨人行桥振动的均方根加速度反应谱法

基于标准步行荷载模型,使用人行桥多点加载的计算模型,对单跨简支和固支人行桥在不同跨度、人行桥基频、线密度、阻尼比和行人步频等参数情况下的动力反应进行大量的计算。通过参数分析,拟合得到单个行人通过人行桥时产生的均方根加速度反应谱包络线公式,并与数值计算结果、部分学者和规范的推荐估算结果进行比较。探讨使用均方根加速度反应谱包络线公式求解边界条件不明确时人行桥动力反应的简化计算方法。

单人步行荷载竖向动力模型的比较研究

大跨度梁板结构的人致振动已成为现代楼板结构体系设计中需要解决的常见问题,为准确评估此类结构的振动特性,需使用一个合理的步行荷载模型进行仿真。基于倒立摆模型(inverted pendulum model,IPM)、圆弧足底模型(rocker root model,RFM)和质量弹簧模型(spring mass model,SMM),通过大量模拟得到行人步频、平均步速、动载因子和质心运动轨迹等,并与已有的试验结果相对比,分别得到三种模型的真实输入参数取值范围。结果表明:IPM和RFM能较好地再现人体步态历程和质心竖向位移时程,且真实输入参数范围较宽,可用于研究人-结构竖向相互作用;SMM能够较为准确地描述行人步态历程和质心竖向位移时程,步行力时程曲线也与试验结果吻合,但该模型真实输入参数取值范围较窄,不适合用于研究人-结构相互作用。IPM、RFM可为柔性结构下考虑行人-结构相互作用的生物力学模型的建立提供参考。