人行桥横向振动与减振控制技术研究

摘要

随着现代交通方式的不断发展和交通流量的与日俱增，人行桥的数量越来越多。人行桥的结构形式从单一的简支桥发展到现在的斜拉桥、悬索桥和拱桥；建桥材料从单一的木材发展到现在的混凝土、钢材、各类组合材料以及新型材料；桥梁跨径从几米到如今几十米甚至上百米。这些不仅促使人行桥向大跨、轻盈和柔美等方向发展，而且使人行桥更好的与周围环境相融合。但是这些新结构和材料使得人行桥固有的阻尼越来越低，很容易在人群荷载激励下发生过度振动，近些年来行人激励引起的振动事故屡见不鲜。
　　起初人们只是关注了人行桥的竖向振动，认为竖向振动是人桥共振的主要原因。伦敦千禧桥发生横向过度振动才使人们开始关注桥梁横向振动，后续的研究证明桥梁横向振动比竖向振动更为严重，但各国规范在此处都是空白。因此非常有必要对人行桥的横向振动和控制措施进行深入研究。
　　本文基于一座简支钢结构人行桥，利用有限元 Midas Civil软件建模并进行桥梁模态分析，研究人行荷载激励下桥梁横向振动规律。提出临界人数概念，即人桥共振时对应的行人数量，推导临界人数的计算公式，目前通过计算临界人数来避免人桥共振是公认最有效的方法之一，而且可为桥梁的安全管制提供参考；进而计算临界行人数量荷载作用下桥梁动力响应，引入人行桥行人舒适度和舒适度指标，对该人行桥的动力响应进行评判，对于不能满足行人舒适度的桥梁需进行减振加固，本文基于结构耗能减振技术对该人行桥进行加固，拟采用调谐质量阻尼器进行减振控制，并分别采用单一调谐质量阻尼器（TMD）和多个调谐质量阻尼器（MTMD）进行加固，通过计算调谐质量阻尼器的相关参数并用软件进行模拟计算，对比两种加固的减振效果，并对两种方法进行综合的评价。

目录

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1 绪论

1.1 引言

1.2 现行规范有关人行桥人致振规定的综述

1.3 人行桥人激振动的研究进展

1.4 耗能减振技术研究现状

1.5 本文研究的内容和方法

2 人行天桥横向振动理论

2.1 概述

2.2 临界人数公式的导出

2.3 本章总结

3 人行桥有限元模型及分析

3.1Midas Civil 有限元简介

3.2 人行桥有限元建模

3.2 人行桥模态分析

3.3 人行桥横向振动时程分析

3.4 本章总结

4 人行桥振动控制

4.1 人行桥在人行荷载作用下的舒适度

4.2TMD 设计

4.3 TMD 和 MTMD 对简支钢结构人行桥人致振动控制研究

4.4 本章总结

5 结论和展望

5.1 本文的研究成果

5.2 展望

致谢

参考文献