人群荷载下大型火车站房大跨楼盖振动舒适度控制研究

大型火车站房动力特性复杂,其大跨楼盖在人群荷载激励下容易产生较大振动。通过建立某大型火车站房的整体有限元模型,研究这类建筑中大跨楼盖的振动特性;随后对楼盖在各种不利工况人群荷载作用下的振动舒适度进行分析,重点研究人群荷载的模拟方法;进而在已有研究的基础上,提出在大跨楼盖上布置多组不同参数TMD(MTMD)的振动控制方法。根据大型火车站房的动力特性,对减振系统的布置位置以及参数设置提出实用的设计方法,其中各TMD的自振频率需要结合结构竖向自振频率以及人群荷载的激励频率来确定。工程实例的减振分析结果表明,设置MTMD系统并合理选取其参数后,人群荷载激励下楼板的竖向振动均可以得到较好的抑制,平均减振效果可以达到34.5%,从而使结构在使用时满足人体舒适度的要求。研究工作对同类大跨度楼盖的振动舒适度的分析和控制系统的设计具有重要参考价值。

大跨钢楼盖人群荷载激励下减振控制分析

在人群荷载激励作用下,大跨钢楼盖极易产生影响正常使用的振动。采用两种不同的人群荷载模型,考虑不同人员密度、不同步行频率情况,计算分析了某火车站高架候车大厅大跨度钢结构楼盖在人群步行荷载激励下的振动情况并进行了振动控制。计算结果表明在楼盖指定钢梁跨中安置TMD-粘滞流体阻尼器消能减振装置后,有效地削减了该楼盖的振动响应。采用人群全部同步模型时,所有工况下平均减振率为16.86%,在共振工况下减振率达38%以上;采用步频服从正态分布模型时,不同人群密度条件下减振率在15.50%～15.80%之间,验证了步频服从正态分布模型具有一定的准确性,为实际工程设计提供了理论依据。

随机人群荷载下大型火车站房大跨楼盖减振设计与分析

针对大型火车站房的大跨楼盖的振动舒适度问题,建立了某大型站房的整体有限元模型,采用Ritz向量法对结构进行了模态分析,研究了这类建筑中大跨楼盖的振动特性.以IABSE建议的单人步行激励为基础,考虑行人起步相位角随机分布,提出了楼盖随机人群荷载模拟方法,应用该方法对该大跨楼盖进行了人行荷载模拟,并通过多点输入和时程分析法对该楼盖进行了振动舒适度分析.总结已有的研究成果,根据大跨楼盖的振动特性,提出了大跨楼盖多重调谐质量阻尼器(MTMD)的减振设计方法,据此对楼盖进行了MTMD减振设计与分析.结果表明,利用该方法设计MTMD减振系统可以有效地控制大跨楼盖的竖向振动,最大衰减率达到72%,各工况下平均衰减率可达44%.

基于人群密度的随机人群荷载模型研究

人群同步率与行走步频对人行桥的结构振动响应影响较大,但既有随机人群荷载模型仅由单人荷载模型组合而成,并未考虑人群密度对结构振动的影响,建立可描述人群行走特征的随机人群荷载模型尤为重要。以某钢桁架人行桥为研究对象,采用现场振动测试试验与数值模拟的方法,研究人群密度对人行桥振动响应的影响规律,在既有随机人群荷载模型的基础上,提出一种考虑人群同步率与行走步频随人群密度变化而改变的随机人群荷载模型,并采用其他学者的相关试验数据对本文建立随机人群荷载模型的正确性进行了验证。研究结果表明:人群同步率和行走步频都会随人群密度的变化而改变;当人群密度小于1人/m^(2)时,人行桥振动响应与人群密度呈正相关,当人群密度超过1人/m^(2),人行桥振动响应随人群密度呈负相关;基于人群密度的荷载模型所得到计算值与试验值的相对误差为5.0%~12.2%,这证明本文建立的随机人群荷载模型能够较好模拟人群行走所产生的荷载效应。

装配式混凝土楼板在人群荷载下的激励研究

为研究装配式混凝土楼板在人群荷载作用下的激励研究,文章从单人落足、连续行走、竖向跳跃三种激励模式,对该种装配式楼板在12种工况下竖向加速度响应进行了试验和有限元分析。分析表明,该种装配式混凝土楼板的舒适度满足规范要求,竖向加速度试验结果和有限元结果吻合度较好,所有工况均小于美国ATC指南及《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)规定的限值,五人跑动和五人跳跃定点激励产生的加速度明显大于其他工况产生的加速度,因此应该避免该类楼板上多人跑动和多人同时跳跃情况的发生。

藏式古建结构动力响应计算中人群荷载参数敏感性分析

古建结构的游客荷载是结构分析中重要的荷载形式.人群荷载形式复杂且由多个参数控制,影响结构响应的人群荷载参数包括行人数量、行人质量、行人步频等.为确定上述参数对结构响应的影响程度,从概率分析的角度出发,结合人群荷载作用下结构加速度响应的频谱计算方法,探究一种结构响应对人群荷载参数敏感性的分析方法.首先将人群荷载参数看作随机变量,其次利用典型藏式古建木构的现场调研数据来获得人群参数的分布规律,最后采用所提出的敏感性分析方法来计算结构响应在人群荷载参数波动范围内敏感性系数的变化规律,结果表明:在各个参数发生相同程度的波动时,相比行人质量和行人数量,步频对结构响应的影响最为显著.

人行桥非理智人群荷载响应分析

阐述了非理智人群荷载下人行桥的人致振动理论,对于非理智高密度人群荷载以及人群跳跃荷载分别进行了桥梁位移以及加速度响应分析。同时结合国内某人行桥实例,对非理智人群荷载所引起的桥梁响应与正常人群荷载进行对比分析。结果表明:非理智人群荷载对桥梁结构位移以及舒适性影响较为明显,在桥梁设计时应予以考虑。

人群荷载作用下斜箱梁桥振动试验分析

通过对三跨预应力连续斜箱梁桥在人群荷载作用下的振动问题进行实桥测试和理论分析,测定其动态特性及在跑动的人群荷载作用下的动态响应,了解了该桥在动荷载作用下的实际工作状态,从而判断该桥整体结构的安全承载能力和使用条件。

公路桥梁人群荷载比较研究

从国内外桥梁规范中对人群荷载的规定值作比较，提出应改进的地方并给出改进建议．作为修改规范的参考．

铝合金人行天桥人群荷载动力特性研究

铝合金在人行天桥中的应用越来越多,为研究在不同人群荷载工况下,铝合金人行天桥的动力响应,以某铝合金人行天桥为例,采用基于傅里叶级数的人行荷载模型,并利用MIDAS/Civil进行理论计算,得出行人以不同速度与不同方向通过人行天桥时天桥的最大动力响应,并对天桥进行舒适度评价,发现单向通过天桥的动力响应要大于双向通过天桥的动力响应,并且在不同工况下结构的动力响应差距较大,建议在设计阶段应根据天桥的使用条件进行相应的计算讨论,在保证结构安全性能、避免共振的同时,也要满足行人舒适性的要求。

人行天桥随机协同人群荷载下振动响应分析

人群荷载下人行桥的振动计算已成为人行桥舒适性设计重要内容,多国规范、学者采用放大系数乘以单人响应的方法来简化人群荷载效应计算,而随人群密度增加出现的人-人同步现象(协同效应)对振动影响显著。文中以考虑协同效应下人群荷载作用振动响应为对象,采用能同时考虑行人随机性及协同性的人群荷载模型,基于蒙特卡洛法对不同人群密度、协同率下的响应峰值样本进行了概率分布拟合,并以此拟合得到了考虑协同效应下放大系数的计算公式,与各国规范、文献进行了对比,为人行桥振动设计提供参考。结果表明,协同效应影响下随机人群振动响应峰值符合极大值分布;人群协同效应对放大系数的影响显著,协同率与放大系数呈较强的线性关系;各国规范对放大系数规定相差较大,在高密度人群下的计算有必要引入协同率以量化协同效应的影响。

某大厦钢连廊人群荷载减振分析

本大厦为高位连体大跨度结构,其中连廊结构采用两层钢结构,跨度为40m,此类大跨度结构,往往存在着振动问题,从而影响舒适度,适宜的舒适度有利于人们的工作和学习,本文采用MIADS软件对本工程进行结构模态分析,研究了人群荷载对连廊的影响。研究表明,没有布置减振装置时,人行荷载将引起较大的振动,合理布置TMD之后,将有效减小连廊的振动。

水利水电工程的人行桥人群荷载标准的对比

研究我国一些人行桥相关行业规划中人群荷载标准的区别,并对相应人群荷载标准进行比较。详细叙述了《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)、《城市人行天桥与人行地道技术规划》(CJJ69-1995)、《城市桥梁设计规划》(CJJ11-2011)、《灌溉与排水渠系建筑物设计规划》(SL482-2011)中有关人行桥荷载的规定,并对它们中的一些规定进行了对比研究,阐述了各自的应用条件及注意事项。在进行桥梁设计时,不能随意套用甚至直接挪用,应进行相关的分析比较和校核计算。

对比城市桥梁与公路桥梁的汽车荷载和人群荷载标准差异

随着交通量、车辆载重有了较大增长,桥梁荷载标准不断提高,新建桥梁质量不断完善。从现实意义、发展变革、规范内容三个方面,对城市桥梁与公路桥梁设计荷载标准进行对比,讨论城市桥梁与公路桥梁设计标准中汽车荷载和人群荷载差异,为城市桥梁和公路桥梁设计提供参考。

浅析MidasCivi1人群荷载在高桩码头横梁计算中的使用

采用有限元分析软件MIDAS中人群荷载模拟高桩码头排架结构计算中的码头面设计堆载的作用，通过软件的有限元分析以确定堆载在各种工况组合下最不利的分布，精确计算横梁内力。该模拟方法实用性较强，计算结果精确，灵活实用，可在相关计算中推广使用。

人群跳跃荷载时变协同性因子研究

协同性因子是跳跃人群中各单人间动作一致程度的度量指标,是人致结构振动分析中人群跳跃荷载建模的关键参数。现有协同性因子大都是定义在较长时段内的均值参数,其计算依据也是实验室条件下才能获取的地反力或特征点轨迹等,不能准确反映跳跃者个体差异的时变特性,也难以直接应用于实际场景下结构的振动监测。对此,提出了人群跳跃荷载的时变协同性因子,采用计算机视觉中的多目标跟踪技术对跳跃人群进行实时监测,并计算协同性因子。开展了佩戴无线测力鞋垫的多人跳跃实验,通过与实验结果的对比,验证了时变协同性因子的合理性以及多目标跟踪技术的有效性,可用于工程结构的安全运维、人致结构振动分析和人群跳跃时变荷载的模拟。

人群与列车荷载耦合下的武汉站振动实测研究

对武汉三大火车站之一的武汉站进行了现场实测,研究了其候车层在人群荷载与多重列车荷载耦合作用下的振动,分析了候车层楼板边缘和中央两处在不同工况下的结构振动响应。研究发现:特定频率的人群荷载引起的结构振动响应远远大于随机人群振动引起的响应;不同频率人群的谐波分量对于结构振动的贡献度不同,振动响应主要由前几阶谐波分量控制;人群与列车荷载耦合引起的振动会增加人群荷载本身引起的结构振动。这些结论可以为综合交通枢纽结构设计提供数据支撑。

大跨度楼面人群荷载作用响应分析

以某大跨度钢-混凝土组合楼板模型为对象,采用ANSYS程序进行动力时程分析,研究人群荷载作用下,荷载布置方式、结构阻尼比、楼板边界条件、楼板长宽比和人群步行方式等因素对大跨度楼面结构振动响应的影响,分析大跨度楼板的人群动力响应特性。研究结果表明:不利布载形式为中间板带附近布置人群荷载;楼板长宽比越大则楼面结构响应峰值越小;连续步行荷载作用的楼板振动响应大于原地踏步荷载的响应;楼板边界约束越强振动响应越小;增大阻尼比能显著减小人致振动。

高铁站房大跨钢楼盖行车和人群荷载激励下振动响应实测与分析

对西安高铁站候车大厅在列车进出站、人群荷载激励下的结构振动响应,采用加速度传感器和信号采集分析仪进行了现场实测。分析了各测试工况下结构振动响应情况、行人-结构耦合作用、行走频率及行走状态对结构振动的影响。结果表明：列车进、出站及乘客检票进站时,不会产生较大竖向振动。人群荷载激励工况下,结构发生共振时等效正弦波峰值加速度最大为609.99 mm/s2;共振状态下,具有明显的行人-结构同步效应,且不同行走状态的人群对同一振动的反应各不相同。结构在步行频率及其整数倍频率上的振动响应较大;功率谱分析表明,人群荷载前3阶谐波分量对楼板振动贡献最大,舒适度分析时可只考虑前3阶谐波分量。采用加速度峰值会高估结构加速度响应,建议采用ESPA规范评价结构竖向舒适度。

大跨高空连廊人群荷载下TMD减振控制分析

针对大跨高空连廊的振动舒适度问题,建立了某高空连廊的整体有限元模型,采用Ritz向量法对结构进行了模态分析,研究了大跨连廊的振动特性。模态分析表明该连廊的第一阶振型即为竖向振型,且该竖向振型的频率与人快走的频率非常接近,因此在大量人群荷载激励下容易产生较大振动,引起舒适度问题。本文采用两种不同的人群荷载模拟模型,针对连廊在不同人群密度、不同行走频率的人群荷载激励下的竖向振动通过布置TMD进行竖向振动控制。按本文方法在连廊的合适部位设置TMD后,所有工况下加速度平均减振率达31%,加速度峰值均满足人体舒适度要求。在本工程中,采用TMD减振技术是一种经济、实用的方法,对结构起到了良好的振动控制作用。