人行桥模态参数的非结构因素影响及其人致疲劳性能研究
发布时间：2023-03-30 01:33
近年来,随着旅游产业的高速发展以及人们对结构审美的提高,越来越多的具有轻质、大跨度、低阻尼的钢-玻璃组合人行结构大量涌现。如张家界玻璃人行桥、临夏大墩峡玻璃人行桥、河北白石山玻璃栈道、上海环球金融中心观光厅等;此类结构具有轻质、低频、弱阻尼的特性,其动力特性更易受环境因素和运营状态的影响,如温度、湿度、静态人群附加质量、动态行人步行频率等。同时,人作为人行桥上的主要荷载形式以及引发人致振动的主要因素,其自身具有复杂生物系统这一重要特性,在与结构发生相互作用时会形成人-结构耦合动力系统,包括静态人群-结构耦合动力系统和行人-结构耦合动力系统,其会对结构动力特性产生不同程度的影响,导致结构模态参数计算误差较大。模态参数作为桥梁振动控制、状态检测、健康评估以及结构系统的振动特性分析等研究和应用中最常用的动力学参数。同时模态分析也可以评价现有结构系统的动态特性。不准确的模态参数在损伤识别和模型修正时将会带来很大的误差,甚至是错误,因此模态参数中的非结构因素必须予以剔除。此外,在人群荷载作用下,因行人步频与人行桥基频接近而易导致共振,造成人行桥振动过大的问题,当振动超出一定范围时,会对人行桥构件...
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.1.1 课题的研究背景
1.1.2 课题的研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 人致振动的研究现状
1.2.2 人群-结构耦合系统动力特性的研究现状
1.2.3 疲劳应力谱的获取的研究现状
1.2.4 桥梁疲劳性能及寿命评估的研究现状
1.3 课题的研究内容
第2章 钢-玻璃组合人行结构模型制作与模态分析
2.1 引言
2.2 钢-玻璃组合人行结构模型制作
2.2.1 桥面制作
2.2.2 支座制作
2.2.3 边界条件
2.3 钢-玻璃组合人行结构有限元分析
2.3.1 ANSYS有限元单元类型及模型参数选取
2.3.2 模态分析
2.4 钢-玻璃组合人行结构试验模态分析
2.4.1 试验仪器
2.4.2 环境激励下结构模态测试
2.5 理论与试验模态参数对比
2.6 本章小结
第3章 温度对钢-玻璃组合人行结构模态参数的影响研究
3.1 引言
3.2 温度对模态频率影响的机理分析
3.3 试验仪器
3.4 测试工况
3.5 试验结果
3.6 本章小结
第4章 静态人群-结构相互作用人行桥模态参数研究
4.1 引言
4.2 试验装置与仪器
4.3 附加质量对结构模态参数的影响
4.3.1 机理分析
4.3.2 测试工况
4.3.3 测试结果
4.4 静态人群作用下结构模态参数测试
4.5 试验测试结果
4.5.1 相同位置、不同人数下结构模态参数变化
4.5.2 相同人数、不同人位置下结构模态参数变化
4.5.3 相同位置、不同姿势下结构模态参数变化
4.5.4 相同人数,均布、集中荷载作用下结构模态参数变化
4.6 本章小结
第5章 行人-结构竖向动力耦合效应的试验研究
5.1 引言
5.2 耦合效应对结构动力参数影响
5.2.1 试验设备
5.2.2 环境激励下结构模态参数测试结果
5.2.3 系统瞬时动力特性验证
5.2.4 试验工况
5.2.5 试验结果
5.3 耦合效应对行人荷载动载因子影响
5.3.1 试验设备
5.3.2 蓝牙传感器测试精度检验:正弦波
5.3.3 试验工况
5.3.4 试验结果
5.4 本章小结
第6章 TMD对人行桥人致疲劳寿命的影响研究
6.1 引言
6.2 疲劳应变测试
6.2.1 试验设备
6.2.2 试验方案
6.2.3 应变时程分析
6.3 疲劳应力幅值分析
6.3.1 雨流计数法
6.3.2 试测疲劳应力幅值
6.4 基于BS5400规范的疲劳寿命预估
6.4.1 等效应力幅值计算
6.4.2 不同失效概率下疲劳寿命计算
6.5 TMD作用下结构疲劳寿命评估
6.5.1 TMD减振系统介绍
6.5.2 试验方案
6.5.3 响应分析
6.5.4 疲劳寿命预估
6.6 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文
附录B 攻读学位期间所参与的项目基金及项目
本文编号：3774908
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.1.1 课题的研究背景
1.1.2 课题的研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 人致振动的研究现状
1.2.2 人群-结构耦合系统动力特性的研究现状
1.2.3 疲劳应力谱的获取的研究现状
1.2.4 桥梁疲劳性能及寿命评估的研究现状
1.3 课题的研究内容
第2章 钢-玻璃组合人行结构模型制作与模态分析
2.1 引言
2.2 钢-玻璃组合人行结构模型制作
2.2.1 桥面制作
2.2.2 支座制作
2.2.3 边界条件
2.3 钢-玻璃组合人行结构有限元分析
2.3.1 ANSYS有限元单元类型及模型参数选取
2.3.2 模态分析
2.4 钢-玻璃组合人行结构试验模态分析
2.4.1 试验仪器
2.4.2 环境激励下结构模态测试
2.5 理论与试验模态参数对比
2.6 本章小结
第3章 温度对钢-玻璃组合人行结构模态参数的影响研究
3.1 引言
3.2 温度对模态频率影响的机理分析
3.3 试验仪器
3.4 测试工况
3.5 试验结果
3.6 本章小结
第4章 静态人群-结构相互作用人行桥模态参数研究
4.1 引言
4.2 试验装置与仪器
4.3 附加质量对结构模态参数的影响
4.3.1 机理分析
4.3.2 测试工况
4.3.3 测试结果
4.4 静态人群作用下结构模态参数测试
4.5 试验测试结果
4.5.1 相同位置、不同人数下结构模态参数变化
4.5.2 相同人数、不同人位置下结构模态参数变化
4.5.3 相同位置、不同姿势下结构模态参数变化
4.5.4 相同人数,均布、集中荷载作用下结构模态参数变化
4.6 本章小结
第5章 行人-结构竖向动力耦合效应的试验研究
5.1 引言
5.2 耦合效应对结构动力参数影响
5.2.1 试验设备
5.2.2 环境激励下结构模态参数测试结果
5.2.3 系统瞬时动力特性验证
5.2.4 试验工况
5.2.5 试验结果
5.3 耦合效应对行人荷载动载因子影响
5.3.1 试验设备
5.3.2 蓝牙传感器测试精度检验:正弦波
5.3.3 试验工况
5.3.4 试验结果
5.4 本章小结
第6章 TMD对人行桥人致疲劳寿命的影响研究
6.1 引言
6.2 疲劳应变测试
6.2.1 试验设备
6.2.2 试验方案
6.2.3 应变时程分析
6.3 疲劳应力幅值分析
6.3.1 雨流计数法
6.3.2 试测疲劳应力幅值
6.4 基于BS5400规范的疲劳寿命预估
6.4.1 等效应力幅值计算
6.4.2 不同失效概率下疲劳寿命计算
6.5 TMD作用下结构疲劳寿命评估
6.5.1 TMD减振系统介绍
6.5.2 试验方案
6.5.3 响应分析
6.5.4 疲劳寿命预估
6.6 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文
附录B 攻读学位期间所参与的项目基金及项目
本文编号：3774908
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