【摘 要】
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近年来旅游景区建设投入越来越大,各种景区建设越来越多,各个景区修建景观人行桥的数量也越来越多。随着高强度柔性材料的快速进步、结构体系计算方法的不断发展、施工制造技术的不断突破导致“大跨”“轻柔”的悬索桥不断增多。并且悬索桥因其独特的造型同时兼具了现代科技感与美学美感,使得越来越多的景区修建玻璃景观悬索桥。本文分析了不同结构参数对人行桥自振特性影响、考虑不同行人运动模式及运动频率的影响对依托工程柔性
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近年来旅游景区建设投入越来越大,各种景区建设越来越多,各个景区修建景观人行桥的数量也越来越多。随着高强度柔性材料的快速进步、结构体系计算方法的不断发展、施工制造技术的不断突破导致“大跨”“轻柔”的悬索桥不断增多。并且悬索桥因其独特的造型同时兼具了现代科技感与美学美感,使得越来越多的景区修建玻璃景观悬索桥。本文分析了不同结构参数对人行桥自振特性影响、考虑不同行人运动模式及运动频率的影响对依托工程柔性景观悬索桥进行了人致振动分析,并提出了结合欧盟规范并考虑中国人步行荷载特性的舒适度评价方法,并运用此方法进行了舒适度评估,发现了人群集度对本文桥梁的振动舒适度起到控制作用。(1)根据依托桥梁的工程背景及技术指标,建立了桥梁模型,介绍了计算结构自振特性的原理,分析了阻尼比对频率、周期的影响,得出对于阻尼比很小的人行悬索桥结构,忽略阻尼对模态分析的结果影响不大。分析了改变原结构加劲梁和主缆尺寸、加装平联杆等结构参数对结构动力特性的影响。发现在加劲梁底面安装平联杆可以提升基频,并且使得加劲梁成为更加封闭的类似箱体结构,显著提高了加劲梁抗扭转能力,因此选择在加劲梁底面加装平联杆进行结构优化。优化后结构的自振频率依旧不能满足国内规范要求,需要找到其他方法来评估本桥的振动舒适度。(2)对比了国内外规范中关于舒适度的要求,发现我国规范在人行桥舒适度方面的规定不够完善,没有给出当结构自振频率无法满足规范要求时的解决方法,这导致有时规范无法满足工程实际建设的需求。查阅资料发现,当工程结构频率无法满足规范要求时,可以利用结构振动响应加速度为指标对工程结构的使用舒适性进行评估。(3)依照行人荷载本身步频特性,采用均布加载与移动加载的方式模拟行人运动状态,采用影响线原理选择不利加载位置进行振动响应分析来求得最大振动响应,采用相应的人群荷载与小组行人荷载对大跨度人行悬索桥进行人致振动分析。发现了桥上总人数贡献的动荷载强弱与桥梁竖向振动和侧向振动的强弱成近似线性的关系。得出当步频为2Hz时加速度响应最大。本桥模态频率在行人荷载步频分布范围内密集分布,经计算分析本桥容易与行走频率为2Hz左右的行人发生共振。(4)收集了国内外多个步行荷载模型进行对比分析,得出国外各规范中竖向步行力模型是去除了自重部分的影响只考虑动载部分影响,而各位研究者基于试验研究数据得出的荷载模型考虑了自重影响,当给位研究者提出的模型去除自重时荷载模型的变化规律与规范模型变化规律基本一致。提出了利用陈隽博士最新建立的荷载模型结合欧盟规范进行舒适度评估的方法,并运用此法对某大跨度人行悬索桥进行了舒适度评估。(5)选择最不利的运动状态进行均布加载所产生的最大响应加速度远小于相同大小的总激励力按照集中加载所产生的最大响应加速度。由此得出对于桥上行人的同步调人数与同步调人数在桥上的分布方式对舒适度影响最大。(6)为了控制本工程桥梁的使用舒适度,在使用阶段与设计阶段分别使用不同措施进行舒适度控制。使用阶段控制桥上游客总数,设置警示标志提醒游客不要聚集齐步走。设计阶段设置减振器进行减振分析,在悬索桥上安装了TMD进行了减振分析,时程分析结果表明对于本工程人行悬索桥在安装TMD后加速度响应大幅度降低,加装减振器后振动舒适度满足要求。
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