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关于减振论文范文写作 大跨度步行桥人行激励TMD水平向减振相关论文写作资料

主题:减振论文写作 时间:2024-04-04

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摘 要:大跨度步行桥在人行激励下的水平振动将引起行人不适和结构损坏,为了对大跨度步行桥人行激励水平振动进行减震控制,以某大跨度景观步行桥为例研究了人行激励的特征和步行桥的振动特性,以人行桥舒适度为目标进行了TMD控制设计,通过数值分析进行了减振控制研究.研究结果表明,TMD质量比取1%~3%时有明显的减震效果,且TMD质量块越大,控制效果越好;TMD水平减振对大跨度步行桥人行激励引起的水平振动减震效果明显,位移和加速度控制效果分别达到21.3%和20.2%;MTMD的控制效果要比单个TMD的控制效果要好,但当数目超过5个时,随着TMD的个数增多,控制效果增加的并不明显.

关键词:步行桥;人行激励;水平振动;TMD;振动控制

中图分类号:S 791;U 442 文献标识码:A 文章编号:1001-005X(2015)02-0154-05

Abstract:The horizontal vibration of longspan footbridge by humaninduced loads will cause pedestrians discomfort and damage of the structure.In order to control the longspan footbridges horizontal vibration,the author studied the characteristics of the humaninduced loads and vibration characteristics with an example of a longspan footbridge,and conducted the TMD control design aiming at the comfort and research damping control by numerical analysis.The results showed that the vibration control effect was significant when TMD mass ratio ranged between 1% and 3%,and the larger the TMD mass,the better the control.The effect of TMD horizontal vibration was obvious,and the control effect of displacement was 21.3% and the control effect of acceleration was 20.2%.The effect of MTMD control was better than TMD,but when the number of TMD was more than 5,the control effect was not significantly increased with the increase of TMD.

Keywords:footbridge;humaninduced loads;horizontal vibration;TMD;vibration control

随着经济、社会的迅猛发展,结构分析技术和施工水平的不断提高,各种新型高强度的材料广泛应用,新建桥梁中大跨度桥梁结构逐渐增多[1].同时,一些标志性的桥梁一般都是一个城市的地标性建筑,这种桥梁对结构美观要求高,以上所述的这些因素就导致现代人行桥变得越来越轻柔化,大跨化,低阻尼化[2].但是,这种发展趋势给人行桥的设计带来新的问题.由于人行桥的跨度的增加,以及轻质材料的使用,降低了人行桥自身的刚度,从而使人行桥自身的固有频率接近行人荷载的频率导致人行桥发生振动.特别是由于一般的桥梁横向振动都小于竖直方向上的刚度,使得人行桥的侧向自振频率更加接近于人行荷载的侧向分量的频率,导致人行桥容易发生侧向振动.

尽管工程界对人行桥侧向振动的关注程度有所提高,设计方法及其计算工具较之以前进步明显,但是对人行振动问题的研究并不是十分透彻.一些国家和地区的规范仅仅是鉴于伦敦千禧桥的问题,对其在人行桥的侧向振动问题进行了些许改进,但并没有实质性的突破.我国的《城市人行天桥和人行地道技术规范》[3],仅规定了人行桥的竖向振动频率不低于3Hz的要求,并未考虑水平振动的问题,这一规定还不够完善.

1 步行桥人行激励及减振控制

行人行走过程中会对结构产生竖直方向、横桥方向以及纵桥方向这三个方向的作用力,要想确定人行荷载的曲线或者人行荷载的表达式,就必须对人在行走过程中的落步特性进行研究.人群在桥上行走时人步行荷载对桥面会产生周期性的作用力,一般情况下桥梁的振动比较小,完全不会影响人的步行的舒适度.但是当步行某阶频率和人行桥某阶频率比较接近时,有可能会引起会引起桥面明显的振动,这时人对桥产生的激振力会增大桥梁的动力反应,同时桥梁的振动反过来也会影响人的行走.然而在横桥向的振动上行人更缺乏舒适性,这时行人通常会不由自主的调整自己的步行状态.像这种因为人行桥的振动引起的行人不由自主的同步调行走就像风工程研究中涡激共振发生时,漩涡脱落频率被机械频率“锁定”[4]的现象一样,所以人群之间的这种同步调现象又被称为行人步调的不行“锁定”现象.

目前减振设计所采取的基本方法主要有频率调整法和限制动力响应值法两种[5-6].频率调节法的基本思路是通过回避敏感范围内的频率来达到振动使用性要求.而限制动力响应法是以共振情况下,桥梁结构上所产生的最大响应来评估其振动使用性.频率调整法通常需要刻意改变桥梁结构断面而使得桥梁自振频率不落入规范不允许的频率范围内.就一般情况而言,频率调整法思路简单有效,但缺点是在设计阶段很难以足够的精度来预测结构的固有频率.其次,一些人行桥的固有频率即使落人了规范不允许的频率范围内,其振动幅值仍可能是可以接受的.因此,使用频率调整法在设计阶段既难以实现,可能也偏于保守[7].相比之下,限制动力响应法让设计者采用包括协调质量阻尼器(TMD)在内的多种措施来保证桥梁结构在发生共振的时候的振幅不至太大,进而起到保护桥梁结构安全和保障桥梁使用舒适性的目的.因其具有很大的灵活性,且造价较小,在近年来得到广泛的应用.TMD的减震机理可由如下运动方程表示:

结论:关于本文可作为相关专业减振论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文减震与减振论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。

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