非结构因素对钢-玻璃组合人行结构模态参数的影响

基于模型现场试验测试,研究了环境温度与运营环境状态(附加质量、行人步行频率)等非结构因素对钢玻璃组合人行结构模态参数的影响;建立了温度与结构模态参数之间的数学模型,分析了附加质量与行人步行频率对结构模态参数的影响规律。结果表明:一天内温度变化引起的结构模态频率变化可达2.17%,阻尼比变化达87.1%,同时给出了前3阶竖向模态频率关于温度变化的一次线性拟合表达式;附加质量作用下由结构端部到跨中,结构模态频率逐渐减小,阻尼比逐渐增加,且随着附加质量的增加模态频率降低,阻尼比显著增大;由大量试验数据统计规律可知行人作用下步频对结构模态频率影响较小,结构频率略有减小,模态阻尼比显著增加。因此分析非结构因素对结构模态参数的影响对结构健康检测和损伤识别具有重要意义。

人-桥耦合系统的动力分析

人行桥的人致振动的传统算法没有考虑人-桥耦合效应(Human-bridge coupling effect,HBCE)的影响.目前,已有学者将行人等效成弹簧-质量-阻尼(Spring-Mass-Damping,SMD)模型.在此基础上,本文将SMD模型加入到人行桥的运动方程中,推导了人-桥耦合系统的竖向振动方程,并用MATLAB编制了计算程序,对人-桥耦合系统的动力特性和竖向人致振动进行了初步分析.研究结果表明:(1)在考虑人-桥耦合效应后,系统频率会降低,而系统阻尼会增大,即人-桥耦合效应对人行桥的动力特性的影响显著;(2)当步频接近人行桥的频率时,不考虑人-桥耦合效应的竖向人致振动会被过分地放大,而当步频远离人行桥的频率时,考虑人-桥耦合效应的竖向人致振动则偏于保守;(3)人行桥越轻或行人越多,考虑和不考虑人-桥耦合效应的计算结果的差异越大.

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。