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%.

随机人群运动荷载作用下大跨度连廊的振动响应

基于社会力模型,研究了随机人群运动荷载作用下大跨连廊结构的振动舒适度问题。通过结合交通学领域、生物力学领域对人群运动特性及人体运动参数的统计分析,对随机人群运动进行仿真,得到不同密度工况下,任意行人在任意时刻的步速、落点位置等参数,建立随机人群荷载模型,计算不同工况密度下结构的加速度峰值。研究表明,加速度峰值与行人步速关系很大,随着行人密度增大,行人速度减小,结构加速度响应则先增大后减小。根据得到的结构加速度峰值与行人密度关系曲线,可以找出出现结构振动舒适度问题的行人密度区间。

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。

随机人群行走荷载下混凝土楼板振动分析

为了对人群行走荷载下的混凝土楼板结构振动进行更可靠预测及评估,首先,基于机器学习,提出能准确预测混凝土楼板结构动力特性的智能方法,该方法预测得到的混凝土弹性模量比规范公式计算所得精度更高.其次,通过对经典的人群疏散社会力模型进行修正,提出随机人群行走模型;该模型能同时考虑人群行走参数的个体内变异性和个体间变异性.然后,将随机人群行走参数与单人步行荷载模型相结合,得到随机人群行走荷载模型;该模型因考虑了人群行走参数的变异性而能考虑所致荷载激励频率成分的随机性.最后,实现了随机人群行走荷载下混凝土楼板振动智能分析方法.将该方法用于分析混凝土楼板在人群行走下所致振动,考虑了不同人群密度、楼板平面尺寸、厚度、混凝土密度、抗压强度、边界条件及阻尼比等对楼板动力响应的影响,并根据相关规范和指南对楼板振动舒适度进行了评价.

复杂公共建筑随机人行激励下动力响应数值模拟及舒适度评价

针对复杂公共建筑结构的楼板振动舒适度问题,以一实际工程(音乐厅结构)为研究对象,利用通用有限元软件SAP2000建立了整体结构的有限元模型,分析了此类建筑楼板的振动特性,以IABSE建议的单人步行时程曲线为基础,提出了考虑步频、相位及人群作用位置空间分布随机性的随机人群荷载模拟,时程分析得出了随机作用人群数量及峰值加速度增大倍数关系的函数表达式。分析不同人群密度下悬挑楼板的振动舒适度,从振动舒适度的角度考虑人群舒适性,确定了所研究的复杂结构楼板最大人群密度可取为2.5人/m2,从复杂结构大跨楼板舒适度分析角度来讲,这对于确定其活动人群数量具有很好的指导意义。

大跨度组合楼盖人致振动分析与实测研究

为探讨大跨度组合楼盖的人致振动性能,基于单人脚步荷载模型,结合影响人群行走效应的因素,如人群分布、行走频率等,提出了一种人群激励的随机模拟方法.通过多点输入和时程分析法研究了某大跨度组合楼盖的人致振动反应,设计、研制了多组调谐质量阻尼器,并对该组合楼盖多个振动模态进行综合控制;实测了该大跨度组合楼盖在主体结构完成、整体结构完成2个阶段的动力特性;测试了阻尼器安装前、后组合楼盖在多种人群激励下的竖向加速度反应.研究结果表明:人群激励的类型和行走路线对楼盖振动反应影响显著;大跨度组合楼盖具有典型的模态密集特性,其在多种人群荷载激励下的竖向加速度反应较大;安装多组调谐质量阻尼器后,楼盖的人致振动反应显著降低且均满足人体舒适度的要求.

单斜面索拱支承曲梁人行桥人致振动控制研究

进行了一种单斜面索拱支承曲梁人行桥的人致振动控制研究。在人行桥的初始状态及静动力特性基础上,模拟了随机人群荷载作用下人行桥的振动响应,参数化地研究了调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)的减振作用,考虑了TMD不同质量比、刚度、阻尼参数以及布置方式的影响。在TMD装置安装前后对人行桥进行实地动力测试,测试了结构减振前后的模态特性以及在单人、多人和人群荷载工况下的振动响应,讨论了TMD装置对该类型人行桥的减振效果。结果表明:减振后结构关键模态阻尼增大为减振前的4.14倍;单人步行和跑动工况下,通过设置TMD,结构加速度峰值下降31.1%~55.9%,加速度均方根下降36.4%~52.0%;多种人群步行工况下,结构竖向加速度峰值最大为0.41 m/s 2。研究结果表明单斜面索拱支承曲梁人行桥刚度较柔,TMD对控制该类型人行桥结构人致振动具有很好的效果。

单主缆悬索桥人致振动研究及减振控制

为给单主缆悬索桥的减振控制设计提供参考,以主跨400m的合川渠江景观大桥为工程背景,建立了ANSYS有限元模型,在考虑了不同密度和加载方式的影响后,计算了人群荷载及跑步荷载作用下的桥梁人致振动,对其进行了舒适度评价,并在此基础上设计了调谐质量阻尼器(TMD)以控制该桥的人致振动。研究结果表明:德国EN03人行桥设计指南的计算结果偏于保守;等效人群荷载的计算结果大于随机人群荷载的计算结果;该桥在跑步荷载下的人致振动响应较大,不满足人行桥的舒适度要求,但在加设TMD减振系统后,该桥的人致振动响应得到很好的控制。

西安北站高架层楼盖舒适度分析与减振设计

针对西安北站高架层大跨楼盖的振动舒适度问题,建立了整体有限元模型,采用Ritz向量法对结构进行了模态分析,对其振动特性进行了研究。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,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。据此分析结果对楼盖进行了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,最大减振率达到89.2%,各工况下平均减振率可达44%。