人致荷载作用下大跨度装配式钢-混凝土空心板组合梁振动响应研究

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本文通过现场试验、有限元和理论分析相结合的方法,对人致荷载模型与人致结构振动问题进行了系统地研究。采用傅里叶级数模型,拟合了行走与跑步的荷载模型;研究了大跨度装配式钢-混凝土空心板组合梁(以下简称空心板组合梁)在人致荷载作用下的振动响应。具体内容如下:(1)采用测力板装置,测得了25位测试者的行走与跑步荷载时程响应曲线;根据傅里叶级数模型将得到的荷载时程曲线展开,推导出行走与跑步荷载的动载因子与单步激励持续时间的相关关系;拟合出行走与跑步激励作用下单步荷载模型计算公式。(2)以空心板组合梁为研究对象,以试件跨度、空心板宽度以及抗剪连接程度为测试参数,分别进行了7个试件在人致荷载(落足、跳跃、行走与跑步)作用下的振动试验,记录了试件的加速度时程响应。建立了用于评价空心板组合梁结构振动舒适度的加速度阈值。(3)通过有限元计算程序ABAQUS,建立了空心板组合梁的有限元模型,得到结构的自振频率与跨中加速度时程响应,并与实测结果进行对比,验证了有限元模型的准确性;基于该有限元模型,验证了拟合行走与跑步荷载模型的准确性。并开展参数分析,研究了空心板厚度、钢梁截面尺寸、单步激励持续时间以及激励者体重对空心板组合梁自振频率与加速度时程响应的影响。(4)基于梁弯曲的振动运动方程,推导出空心板组合梁的自振频率计算公式;基于单自由度体系的运动方程,推导并修正了峰值加速度的理论计算公式。验证了用于评价的振动舒适度指标(自振频率与峰值加速度)计算公式的适用性。
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