【摘要】：隨著人行橋跨度的增大,結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出輕柔、低阻尼的特點(diǎn)。近年來,部分人行橋發(fā)生大幅人致振動(dòng),不僅嚴(yán)重影響橋上行人行走舒適度,甚至還影響到橋梁結(jié)構(gòu)安全。人行橋人致振動(dòng)舒適度問題受到橋梁工程界以及國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的重視。目前已有的研究成果以及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)所建議的人行橋人致振動(dòng)舒適度指標(biāo)之間存在較大差異,尚沒有綜合考慮行人承受振動(dòng)能力、結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)大小以及人體主觀感覺不確定性的定量研究。本文針對(duì)人行橋人致振動(dòng)舒適度問題,從人致振動(dòng)舒適度定量計(jì)算、舒適度實(shí)時(shí)測量評(píng)估、舒適度評(píng)價(jià)方法改進(jìn)、人行橋結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)參數(shù)分析等方面開展了研究。主要完成了如下工作:(1)提出了人行橋振動(dòng)影響“敏感度”的概念,實(shí)現(xiàn)了行人對(duì)于振動(dòng)敏感程度的量化表達(dá)。將行人承受振動(dòng)能力和人行橋結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)這兩個(gè)具有不確定性和模糊性的概念量化,給出了“人體抗力”和“振動(dòng)效應(yīng)”的概念和定量表達(dá)式,分別計(jì)算了單個(gè)行人和人群的敏感度,建立了敏感度模型。將該模型的計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織得出的結(jié)論進(jìn)行了比較,驗(yàn)證了敏感度方法的正確性。(2)研究了行人在振動(dòng)響應(yīng)下的主觀反應(yīng)隸屬度值與人行橋結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)之間的非線性關(guān)系,建議了改進(jìn)隸屬度函數(shù),將改進(jìn)隸屬度函數(shù)與傳統(tǒng)計(jì)算公式、前人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較,表明改進(jìn)隸屬度計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果更接近,傳統(tǒng)隸屬度計(jì)算公式偏差較大。在改進(jìn)煩惱率計(jì)算模型基礎(chǔ)上,給出了精度滿足工程應(yīng)用要求的近似人行橋煩惱率曲線,計(jì)算結(jié)果曲線和近似曲線之間的誤差不超過0.04。建議了一種考慮豎向與側(cè)向耦合振動(dòng)的舒適度綜合評(píng)價(jià)方法,對(duì)廣州市黃埔區(qū)科學(xué)城人行橋進(jìn)行了振動(dòng)舒適度研究和減振設(shè)計(jì),計(jì)算結(jié)果表明合理設(shè)置TMD能起到減振作用。(3)基于智能移動(dòng)手機(jī)內(nèi)置的加速度傳感器、方位角傳感器和實(shí)時(shí)顯示功能,開發(fā)了基于智能手機(jī)的人行橋人致振動(dòng)舒適度實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng),該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、管理中心子系統(tǒng)和智能手機(jī)客戶端組成。將空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換法則應(yīng)用于動(dòng)態(tài)信號(hào)采集過程,實(shí)現(xiàn)了由智能手機(jī)坐標(biāo)系到慣性坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換;編寫了方位角傳感器調(diào)用程序,實(shí)現(xiàn)了智能手機(jī)自動(dòng)采集并實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前方位角信息;在去除趨勢項(xiàng)的基礎(chǔ)上,采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法進(jìn)行了振動(dòng)信號(hào)漂移校正;采用小波變換方法濾除了加速度信號(hào)中的重力噪聲。在現(xiàn)場比較了所提出評(píng)價(jià)系統(tǒng)與傳統(tǒng)加速度傳感器的測試結(jié)果,并與國際標(biāo)準(zhǔn)ISO2631-1:1997規(guī)定的人體主觀感覺進(jìn)行了比較。(4)基于解析解理論,對(duì)人致振動(dòng)舒適度進(jìn)行了定量研究。推導(dǎo)了人行橋人致振動(dòng)響應(yīng)的解析解,計(jì)算了共振情況下的最大加速度響應(yīng)。分析了振動(dòng)質(zhì)量、剛度、阻尼、跨度、行人行走方式、行走速度、行走步頻等參數(shù)對(duì)于人行橋結(jié)構(gòu)加速度響應(yīng)的影響,并將加速度響應(yīng)計(jì)算結(jié)果與前人研究結(jié)果進(jìn)行了比較。通過參數(shù)敏感性分析得出了對(duì)人行橋加速度響應(yīng)影響最顯著的參數(shù),對(duì)人行橋舒適度設(shè)計(jì)提出了建議。(5)以行人步行參數(shù)為輸入量,峰值加速度為輸出量,建立了用于人行橋峰值加速度響應(yīng)預(yù)測的人致振動(dòng)舒適度BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。以實(shí)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了優(yōu)化,采用優(yōu)化后的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)人行橋結(jié)構(gòu)峰值加速度進(jìn)行了預(yù)測,并將預(yù)測值與實(shí)測值、自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測結(jié)果以及解析解結(jié)果進(jìn)行了比較。振動(dòng)舒適度BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可為非人橋共振情形下的振動(dòng)舒適度評(píng)價(jià)提供依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U441.3;U448.11
【圖文】：

1-1 日本戶田公園人行橋 圖 1-2 日本 M 橋發(fā)生大幅側(cè)向振動(dòng)述人致振動(dòng)事件中人行橋人致振動(dòng)響應(yīng)都造成了橋上行人感到不舒適，嚴(yán)極度恐慌。類似的案例還有安大略 Alexandra 橋[24]、伯明翰 NEC 橋[25]、人行橋[26]、武漢長江大橋[27]、上海火車站人行橋[28]。近年來人行橋人致行走舒適度的案例如表 1-1 所示。表 1-1 人行橋人致振動(dòng)影響行人行走舒適度的案例[17-34]

1-1 日本戶田公園人行橋 圖 1-2 日本 M 橋發(fā)生大幅側(cè)向振動(dòng)述人致振動(dòng)事件中人行橋人致振動(dòng)響應(yīng)都造成了橋上行人感到不舒適，嚴(yán)極度恐慌。類似的案例還有安大略 Alexandra 橋[24]、伯明翰 NEC 橋[25]、人行橋[26]、武漢長江大橋[27]、上�；疖囌救诵袠騕28]。近年來人行橋人致行走舒適度的案例如表 1-1 所示。表 1-1 人行橋人致振動(dòng)影響行人行走舒適度的案例[17-34]

行人重心豎向運(yùn)動(dòng)示意圖

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2750920