人行桥在行人荷载激励下的非平稳随机响应

采用虚拟激励法和微分求积法相结合的DQ-PEM法研究在行人荷载激励下人行桥的非平稳随机响应.与以往的虚拟激励法不同的是该方法以简单谱模型为基础,建立行人强迫函数的谱密度,求得多自由度体系人行荷载下的多模态.通过工程算例验证该方法的准确性与有效性,并进一步讨论不同速度和不同约束条件下梁式结构受行人荷载作用的随机振动问题.

某工程连廊及不规则悬挑结构振动舒适度分析与控制

针对某工程连廊及不规则悬挑结构,基于MIDAS/Gen软件建立有限元仿真分析模型,按照国内外相关规范,验算结构正常使用时各人行荷载工况下的舒适度。针对不满足要求的结构,开展基于调谐质量阻尼器(TMD)的振动控制分析,并对无控制状态及振动控制后的计算结果进行对比。结果表明:连廊及悬挑结构在人行荷载激励下部分工况下竖向加速度响应超过规范限值,最大可达0.9839m/s^(2),采用TMD系统进行减振控制后,结构加速度响应得到有效降低;对于超限工况,TMD有效减振率在69%以上,最高减振率达90.82%,平均减率为85.59%。

人群步行荷载等效动载因子及应用

人群步行荷载是大跨楼盖、人行桥等工程结构人致振动分析的基础。现有时域模型缺乏对人-人相互作用的考虑,频域模型形式复杂难以用于工程设计。对此,提出了一种简单有效的人群步行荷载等效动载因子模型,该模型基于二阶傅里叶级数,充分考虑人-人相互作用且适用于人群密度相关的多种交通状态。首先利用基于实测的人群步行荷载互功率谱模型进行了不同人数、主导步频、结构阻尼比下的单自由度系统响应模拟,进而依据结构响应等效的原则,由模拟结果拟合确定等效动载因子计算公式。利用已建成大跨结构的实测响应进行了验证,结果表明,该模型相比国内外现有规范方法具有更低的预测误差,可为大跨结构设计中人致振动舒适度和安全性评估提供参考。

某钢箱梁人行天桥承载能力与舒适度评估

为了研究钢箱梁人行天桥的承载能力、动力特性及振动舒适度情况,评定桥梁的性能状态和使用功能,为桥梁竣工验收提供技术依据,同时为桥梁科学管理和提高养护水平积累技术资料,建立和健全完备的桥梁技术档案。采用现场加载试验和人行激励试验的方法及有限元数值模拟,基于静载试验测试桥梁的应力和挠度,结合动载试验,通过对桥梁进行模态分析,得到桥梁自振频率、阻尼比等参数测定桥梁的自振特性,并且进行现场人行激励试验,分别采用规避敏感频率法和限制动力响应值法,评价结构舒适度。将现场试验实测值与有限元计算理论值对比得出结论,荷载试验测试数据表明,结构承载能力和整体刚度均满足设计和使用要求,可以按照设计人群荷载正常使用。天桥上部结构竖向基频及竖向加速度峰值满足相关规范对结构舒适度的要求。

认知负荷对驾驶员识别行人意图的影响

目的 准确识别行人意图对人车安全非常重要,但驾驶员在操作车辆时往往会面临一定的认知负荷.本研究考察认知负荷对驾驶员识别行人意图的影响.方法 通过听觉N-back任务操纵认知负荷,要求被试(N =90)在模拟驾驶场景中识别行人意图.结果 在2-back双任务的高负荷下,驾驶员识别行人意图的辨别力显著低于1-back双任务和单任务,且后两者没有差异.结论 增加认知负荷会削弱驾驶员识别行人意图的辨别力,提示对行人意图的识别需要认知资源的参与.因此,驾驶员应保持较低水平的认知负荷驾驶以提高人车交互安全.

某长悬挑钢结构螺旋楼梯舒适度分析

钢结构螺旋楼梯作为一种小型空间结构越来越受到青睐。在计算螺旋楼梯舒适度方面,目前国内外并无相应的指导标准。参考国内外相关资料,对钢结构楼梯行人荷载选取、铺装面层的影响、舒适度评价标准等方面进研究。基于实际项目采用时程分析法对不同荷载工况下的楼梯舒适度进行分析。结果表明,对于单侧梁悬挑式螺旋楼梯,面层对结构的刚度影响较小,设计时可忽略其刚度影响;在忽略人体的阻尼的影响时,采用相应楼梯上的行人荷载计算,加速度计算结果会偏大,建议采用三向加权均方根加速度的标准评判舒适度。而在人群荷载下,由于楼梯螺旋导致的水平荷载方向不同,存在抵消作用,楼梯水平反应较小,因此在对螺旋楼梯舒适度进行评价时,水平刚度满足的前提下,可只考虑竖向加速度。

长飞光纤产业大楼局部多层长悬挑结构舒适度分析

长飞光纤产业大楼的五大体量通过中庭连为整体,结构平面立面复杂,存在较多处大悬挑、大跨度、大开洞等不规则项。针对局部多层悬挑结构在人行荷载下的舒适度问题,采用SAP2000软件进行有限元建模,分析动力荷载下悬挑结构的振动响应。对于多层悬挑结构,分析考虑了楼层间相互作用,得到了悬挑楼盖的振动加速度峰值,并通过响应频谱验证了最不利人行频率的准确性。同时,针对最不利工况进行了减振设计,通过设置特定参数的调谐质量阻尼器(TMD)大幅减小了楼盖的振动响应。

深圳某文体中心楼盖舒适度分析

深圳某文体中心楼盖采用钢梁+压型钢板混凝土组合楼盖,由于楼盖跨度大,楼盖刚度较弱,在人行荷载激励作用下,可能存在楼盖舒适度不满足使用要求的问题,针对上述问题,建立有限元模型,对楼盖舒适度进行计算分析,通过动力时程分析方法得到结构的加速度响应,并采用ATC的峰值加速度评价标准对结构楼盖的舒适度进行评价,计算结果表明:大跨度及大悬挑楼盖刚度较弱,有必要对楼盖振动加速度进行计算分析,以确保楼盖舒适度满足设计要求;结合建筑使用功能,对大跨度钢结构楼盖进行人群随机行走激励、跑步激励、跳跃激励及同步起立4种工况分析,得出看台同步起立工况为楼板舒适度的控制工况,其次为人群随机行走工况,各工况下楼盖舒适度满足要求;选取的典型大跨度、大悬挑楼盖第一竖向自振频率均小于3 Hz,但楼盖均具有良好的舒适度,建议规范对大跨、大悬挑的第一竖向自振频率进行适当的放宽。

大跨度人行斜拉桥人致振动荷载模式研究

随着城市综合交通的快速发展,人行天桥跨度大幅度增大,已建成多个大跨度人行天桥。然而,大跨度人行天桥自振频率较低,普遍存在舒适度设计难题。人行天桥的舒适度设计一般采用与振型一致的固定动力荷载,但固定动力荷载引起的桥梁加速度响应与移动人群引起的加速度响应存在明显区别,因此通过实际人群移动探寻移动荷载对人行天桥加速度响应的规律。依托某大跨度人行斜拉桥实际工程,建立该桥的动力分析模型,并基于实桥测试结果验证模型有效性。基于校核的数值模型,对比规范建议满载与移动满载异同,并且分析不同长度、步幅的人行荷载对人行斜拉桥振动响应的影响规律。结果表明,规范建议满载与移动满载的区别体现在非卓越频率人行荷载作用下主梁加速度峰值大小及分布;人群长度为主跨跨径的0.3倍时,梁上加速度峰值可达到满载的80%,是设计实桥试验的最佳人群长度,与欧洲规范建议人数相比,人工成本降低65.8%。

基于Midas Civil的钢结构人行天桥荷载试验和承载力评价

文章基于Midas Civil有限元数值分析模型,采用等效弯矩原理施加荷载,对东莞市虎门镇黄河时装城路段的钢结构人行天桥进行荷载试验检测,测试结构重要受力部位的应力应变情况和变形分布规律,并将试验测试数据与理论分析数据进行对比,结果表明:该钢结构人行天桥的应力应变和刚度均满足规范要求,验证了桥梁的极限承载能力状态和正常使用极限状态良好。

南太湖主地标商业联桥舒适度设计及减振控制分析

依据《建筑楼盖结构振动舒适度技术标准》(JGJ/T 441-2019),采用MIDAS Gen软件对南太湖主地标商业建筑中的联桥进行了舒适度分析,详细介绍了舒适度分析方法以及荷载工况、人群密度、外荷载频率、踏步对联桥舒适度的影响。研究了TMD阻尼器对联桥舒适度的控制效果。结果表明:联桥竖向舒适度分析时,可采用局部模型,横向舒适度分析时,应采用整体模型;联桥具有明显的小阻尼比单自由度体系振动特征,外荷载频率对舒适度分析具有决定性影响;踏步对结构频率的影响有限,不应过分考虑其有利作用,仅当能够较大地改变结构频率,使其远离最不利的人行频率范围时,增大结构刚度才是有益的;对于一般联桥,STMD就能起到良好的控制效果,无需采用MTMD。

基于m法计算桩-土效应时m取值对桥梁动力响应的敏感性分析

本文以某公园人行玻璃悬索桥为研究对象,基于m法选取不同的m值分析桩基础在地震作用下的水平位移和内力响应,研究m值选取对弹性桩水平位移及内力响应的影响程度,为采用m法计算弹性桩水平位移及内力响应时m值的选取提供理论依据,为以后同类型桥梁相关计算提供参考。

基于眼动特征的信号交叉口老年人等待过街精神负荷分析

为适应我国老龄化社会的到来,对比年轻人,分析了老年人在信号交叉口面对不同过街场景时精神负荷情况。选取重庆市南岸区内3个交叉口8张不同的图片作为实验场景的刺激物,并利用眼动仪采集被试的眼动数据。通过因子分析,以注视、眨眼和瞳孔直径作为典型指标,量化行人等待过街时的精神负荷。结果表明:老年人精神负荷最大为场景2(1.38);两类行人的精神负荷相对差值最大的为场景4,老年人高于年轻人55.02%;部分老年人更容易受到信号灯和路桩的影响;老年人对场景4中的黄色台阶和深色缓坡投入更多注意力(16.59%);老年人对场景2中的灰色路桩注视时间百分比为20.44%,对场景8中的蓝白色路桩注视时间百分比为27.01%,说明醒目的路桩可以显著提升老年人对远处安全设施的注意力。研究成果可为提升老年人过街的安全性设置提供一定的参考。

预制拼装人行斜拉天桥舒适度评价

为深入研究预制拼装结构的人致振动特性,采用限制结构加速度响应的方法,对某预制拼装人行斜拉天桥的舒适度进行评价.通过在控制点布设加速度传感器,获得结构在环境激励下的振型、自振频率及阻尼比;根据桥面拼接的弹性连接结构特性,确定相邻节段间的弹性连接刚度;参照国内外相关规范,建立行人和车辆通行荷载分析模型,获得各种荷载工况下的峰值加速度,分析人行天桥的舒适度.结果表明:结构的自振频率和峰值加速度与实测值吻合良好,从而验证了有限元分析模型的有效性;考虑预制拼装对结构刚度的折减可以更真实地反应结构的振动特性,预制拼装结构的舒适度评价指标与整体式结构一致;人群质量对该结构振动频率的影响较小,可以不考虑人群荷载与车辆通行荷载的耦合作用;车辆通行荷载对结构的舒适度产生一定程度的影响.

信号倒计时显示方式对行人过街生理负荷的影响

为研究信号倒计时显示方式对行人过街生理负荷的影响,选取两个不同信号倒计时显示方式的人行横道进行试验,实时采集行人生理和速度等特征参数。分析过街起始时段和年龄等因素对行人生理特性的影响,揭示生理特性与过街速度的耦合规律。基于心率、心率变异性及皮肤电等多源指标,构建行人过街生理负荷评价模型。研究表明:随过街起始时段的推移,行人心率增长率(HRI)、R-R间期差值均方根(RMSSD)及皮电均值(MEDA)均逐渐增大,R-R间期均值(AVNN)则逐渐减小;全程显示方式下,行人生理负荷显著高于定程显示(10 s倒计时);行人生理负荷均随过街起始时段的推移而升高,且在各个过街时段内老年人生理负荷显著高于青年和中年群体。研究结论能够为交通管理部门完善和优化慢行交通安全设施提供参考。

第十届中国花卉博览会世纪馆大跨度旋转楼梯结构设计与分析

第十届中国花卉博览会世纪馆大跨度旋转楼梯累计旋转角度1 080°,最大悬挑尺寸为9.8m。为满足建筑对楼梯形态的要求,整个旋转楼梯结构采用以内梯梁为支撑的单边悬挑结构体系。以SAP2000建立简化分析模型,并对不同边界条件进行对比分析。结果表明采用边界铰接模型可以大幅降低梯梁的应力比,而竖向位移并未显著增大。采用三向人行激励荷载对旋转楼梯舒适度问题进行分析,由于其复杂的空间螺旋特性,人行激励下存在较大的竖向和横向加速度,未能满足规范要求,需采用TMD减振措施来缓解人行荷载下的舒适度问题。此外由于弧形梯梁单边悬挑,存在较大扭矩,受力状态比较复杂。分别从强度、局部稳定和整体稳定三个方面对旋转楼梯进行校核,并采用ABAQUS有限元软件对旋转楼梯壳元模型和简化模型进行对比分析。结果表明:简化模型与壳元模型计算结果相近,并且弧形梯梁的强度、局部稳定以及楼梯整体稳定均能满足规范要求,且具有一定的安全储备。

大跨度及长悬挑钢结构人致振动舒适度与TMD减振控制分析

大跨度与长悬挑钢结构中的振动一直是需要控制的关键问题,当外荷载的激励频率与结构的自振频率接近时容易共振引发振动舒适度问题。本文基于钢结构中大跨度(最大跨度39m)与长悬挑(最长悬挑12.4m)两类复杂性共存的特征,采用有限元软件,以模态分析方法对整体钢结构的振型与频率展开分析;以时程分析方法对人行激励下大跨度及长悬挑部分振动加速度进行仿真;结合振动舒适度控制标准对钢结构的振动舒适度进行评价;基于调谐质量阻尼器(TMD)系统的减振优势,采用TMD对结构进行振动控制并进行响应分析。结果表明,未采用TMD的钢结构的竖向振动为大跨度与长悬挑部分的局部振动,且竖向振动频率小于3Hz,加速度峰值响应超越振动标准限值;选择具有合理的参数TMD系统对振动舒适度进行控制,频率能满足3Hz的要求,且加速度响应满足15cm/s^(2)的要求,相比于未采取振动控制措施的结构,加速度响应大幅减小,对大跨度、长悬挑结构的振动舒适度控制的工程实践具有重要的参考意义。

既有规范对FRP人行桥舒适度评估的适用性研究

为准确评估纤维增强复合材料(Fibre Reinforced Polymer,FRP)人行桥的振动舒适度,研究了国内外代表性人行桥设计相关规范对FRP人行桥振动舒适度评估的适用性.首先介绍了国内外各人行桥设计相关规范中的竖向振动舒适度评估方法,并分析其对FRP人行桥的适用性;然后以荷兰代尔夫特理工大学FRP人行桥(科技城大桥)为背景,基于该桥实测模态参数及人致振动响应,采用各规范计算了单人和人群过桥工况下该桥的人致振动响应,并与实测结果进行比较,同时对比2种工况下基于计算值和实测值的振动舒适度评估结果,并通过现场调研对舒适度评估结果进行验证.结果表明:综合单人和人群过桥工况下各规范振动加速度计算结果,SÉTRA规范计算的该FRP人行桥振动加速度响应更接近实测值,单人和人群过桥工况下,该规范振动加速度计算值与实测值的相对误差分别为-8.5%和-8.7%,其基于加速度响应计算值与实测值得到的振动舒适度评估结果一致;对于FRP人行桥,既有规范的舒适度标准可能偏高,进而导致振动舒适度评估结果偏保守.

人行荷载激励下螺旋吊拉景观坡道舒适度及减振分析

为解决螺旋吊拉景观坡道因结构共振引起的振幅过大问题,本文通过有限元软件对其进行模态分析,判别其对人行荷载激励下的敏感模态阶数,制定了在螺旋吊拉景观坡道各竖向模态频率最大振幅处设置调谐质量阻尼器(TMD)的减振方案,并分析比较结构加TMD前后在7种人行荷载激励下的结构加速度响应。研究表明:螺旋景观坡道前10阶模态中仅1、8、9和10阶的自振频率不处在行人的竖向步频(1.6~3.2Hz)范围内,其余模态处于人行动荷载的敏感频率范围内,极易产生人桥共振;螺旋吊拉景观坡道设置TMD减振后,所有各人行荷载激励下最大振幅部位的最大加速度峰值均小于0.5m/s^(2)的限值要求,表明该减振方案能够可以有效抑制结构在人行荷载激励下的振动,满足使用性能要求,提高舒适性。

复杂空间折板楼梯舒适度分析与实测

本项目复杂空间折板楼梯梯板承受拉、压、弯、剪、扭,受力极其复杂,刚度相对较弱,除了满足强度、变形以及楼梯竖向基频大于3Hz外,尚应进行楼梯在人行荷载作用下的振动舒适度分析。数值分析采用MIDAS Gen 2022建立结构有限元模型,通过频响分析确定结构最不利振动位置,结合楼梯使用情况,运用多工况多步频按人行荷载到达时间,采用多点激励时程分析方法确定最不利点竖向峰值加速度,并将其作为控制指标与现场实测结果进行对比。结果表明,理论分析与实测结果存在一定的差异,计算中应考虑踏步板和建筑面层对楼梯刚度的贡献;计算中采用人行在楼板上的落步荷载曲线不适用于楼梯振动分析,竖向峰值加速度计算结果偏小。