一种考虑人桥耦合作用的弧线桥行人荷载计算方法技术

本发明专利技术公开一种考虑人桥耦合作用的弧线桥行人荷载计算方法，属于桥梁动力学技术领域。考虑人桥质量比对人桥耦合系统基频的影响，确定频率折减系数；建立针对弧线桥的频率

【技术实现步骤摘要】
一种考虑人桥耦合作用的弧线桥行人荷载计算方法


[0001]本专利技术涉及桥梁动力学
，特别是涉及一种考虑人桥耦合作用的弧线桥行人荷载计算方法。

技术介绍

[0002]随着城市形象提升与景观设计日渐得到关注，人行桥逐渐向轻盈、大跨度、美观的异型结构方向发展。人行桥桥梁的自振频率低，非线性突出，人行桥人致振动响应分析与舒适度控制也变得困难、复杂。随着人行桥设计水平的提高、桥梁结构强度的大幅度提升，行人舒适度问题对于人行桥设计已成为与桥梁安全性同等重要的问题。目前国内外桥梁设计规范采用的人群步行载荷模型对行人与桥梁结构间的相互作用关系考虑不足，也未针对弧线形人行桥，导致规范的结果与实测结果偏差很大。因此，考虑行人与桥梁结构之间的耦合关系，针对当前日益增多的弧线形人行桥，建立考虑人桥耦合作用的弧线桥行人荷载简化计算方法，对人行桥的工程设计十分必要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种考虑人桥耦合作用的弧线桥行人荷载计算方法，考虑人桥耦合作用，简化弧线桥行人荷载计算方法，同时提高弧线桥动力响应分析的准确性。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种考虑人桥耦合作用的弧线桥行人荷载计算方法，包括：
[0006]获取弧线桥的基本信息，并确定弧线桥上行人的人群密度等级；所述基本信息包括：弧线桥质量、弧线桥加载面积和弧线桥的自振频率；
[0007]根据弧线桥质量、弧线桥加载面积和人群密度等级，考虑人桥质量比对人桥耦合系统基频的影响，确定频率折减系数；
[0008]确定不同弧线桥的频率下荷载折减系数的取值，并建立频率
‑
荷载折减系数折线图；
[0009]根据弧线桥的自振频率，通过查找频率
‑
荷载折减系数折线图，获得自振频率对应的荷载折减系数；
[0010]根据所述人群密度等级，确定弧线桥上的等效行人数；
[0011]根据弧线桥上的等效行人数、自振频率对应的荷载折减系数和所述频率折减系数，计算所述人群密度等级下弧线桥的行人荷载；
[0012]在预设多个人群密度等级下，重复以上步骤，获得不同人群密度等级下弧线桥的行人荷载。
[0013]一种考虑人桥耦合作用的弧线桥行人荷载计算系统，包括：
[0014]信息模获取块，用于获取弧线桥的基本信息，并确定弧线桥上行人的人群密度等级；所述基本信息包括：弧线桥质量、弧线桥加载面积和弧线桥的自振频率；
[0015]频率折减系数确定模块，用于根据弧线桥质量、弧线桥加载面积和人群密度等级，
考虑人桥质量比对人桥耦合系统基频的影响，确定频率折减系数；
[0016]折线图建立模块，用于确定不同弧线桥的频率下荷载折减系数的取值，并建立频率
‑
荷载折减系数折线图；
[0017]荷载折减系数获得模块，用于根据弧线桥的自振频率，通过查找频率
‑
荷载折减系数折线图，获得自振频率对应的荷载折减系数；
[0018]等效行人数确定模块，用于根据所述人群密度等级，确定弧线桥上的等效行人数；
[0019]行人荷载计算模块，用于根据弧线桥上的等效行人数、自振频率对应的荷载折减系数和所述频率折减系数，计算所述人群密度等级下弧线桥的行人荷载；
[0020]循环模块，用于在预设多个人群密度等级下，重复以上步骤，获得不同人群密度等级下弧线桥的行人荷载。
[0021]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0022]本专利技术公开一种考虑人桥耦合作用的弧线桥行人荷载计算方法，考虑人桥质量比对人桥耦合系统基频的影响，确定频率折减系数；建立针对弧线桥的频率
‑
荷载折减系数取值方法，基于人桥耦合作用和弧线桥非线性对人桥耦合系统动力响应的影响，提出了针对弧线桥的荷载折减系数；综合弧线桥上的等效行人数、自振频率对应的荷载折减系数和频率折减系数，计算不同人群密度等级下弧线桥的行人荷载。本专利技术考虑人桥耦合作用，建立了适用于弧线桥的行人荷载简化计算方法，提高弧线桥人致振动响应分析的准确性。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术实施例提供的一种考虑人桥耦合作用的弧线桥行人荷载计算方法的流程图；
[0025]图2为本专利技术实施例提供的频率
‑
荷载折减系数折线图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]本专利技术基于人桥耦合系统分析，针对弧线形人行桥(弧线桥)提出了一种考虑人桥耦合作用的弧线桥行人荷载计算方法，确定不同人群密度等级下作用于桥梁(弧线桥)的均布简化行人荷载，用于快速计算弧线桥在特定人群密度下的动力响应，评估桥梁的舒适度是否达标。基于现行规范《建筑振动荷载标准》，在直线桥荷载计算方法基础上，充分考虑人桥质量比对人桥耦合系统基频的影响、弧线桥自身的非线性特性对人桥耦合系统动力响应的影响以及行人荷载不确定性对人桥耦合系统动力响应的影响，引入频率折减系数来反应人桥质量比的影响；针对人桥耦合作用和弧线桥非线性对耦合系统动力响应的影响，提出
了弧线形人行桥的荷载折减系数。
[0028]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0029]如图1所示，本专利技术实施例提供的一种考虑人桥耦合作用的弧线桥行人荷载计算方法，包括：
[0030]步骤1：获取弧线桥的基本信息，并确定弧线桥上行人的人群密度等级；所述基本信息包括：弧线桥质量、弧线桥加载面积和弧线桥的自振频率。
[0031]获取弧线桥的基本设计参数，计算得到弧线桥质量、弧线桥加载面积和弧线桥的自振频率，确定人群密度等级。
[0032]步骤2：根据弧线桥质量、弧线桥加载面积和人群密度等级，考虑人桥质量比对人桥耦合系统基频的影响，确定频率折减系数。
[0033]根据人桥质量比计算频率折减系数κ：
[0034][0035]式中：β表示人桥质量比；d表示人群密度等级对应的人群密度取值(Ped/m2)，规范规定的；A表示桥梁加载面积(m2)；m
p
表示单人质量，可取70kg；M
B
表示桥梁质量。
[0036]说明：行人质量分布会改变人桥耦合系统的基频，导致人桥耦合系统的基频降低。行人数量越多，即人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑人桥耦合作用的弧线桥行人荷载计算方法，其特征在于，包括：获取弧线桥的基本信息，并确定弧线桥上行人的人群密度等级；所述基本信息包括：弧线桥质量、弧线桥加载面积和弧线桥的自振频率；根据弧线桥质量、弧线桥加载面积和人群密度等级，考虑人桥质量比对人桥耦合系统基频的影响，确定频率折减系数；确定不同弧线桥的频率下荷载折减系数的取值，并建立频率
‑
荷载折减系数折线图；根据弧线桥的自振频率，通过查找频率
‑
荷载折减系数折线图，获得自振频率对应的荷载折减系数；根据所述人群密度等级，确定弧线桥上的等效行人数；根据弧线桥上的等效行人数、自振频率对应的荷载折减系数和所述频率折减系数，计算所述人群密度等级下弧线桥的行人荷载；在预设多个人群密度等级下，重复以上步骤，获得不同人群密度等级下弧线桥的行人荷载。2.根据权利要求1所述的考虑人桥耦合作用的弧线桥行人荷载计算方法，其特征在于，所述频率折减系数的计算公式为：κ＝e
‑
β
；式中，κ表示频率折减系数；β表示人桥质量比；d表示人群密度等级对应的人群密度取值；A表示弧线桥加载面积；m
p
表示单人质量；M
B
表示弧线桥质量。3.根据权利要求2所述的考虑人桥耦合作用的弧线桥行人荷载计算方法，其特征在于，确定不同弧线桥的频率下荷载折减系数的取值的计算公式为：式中，ψ
′
为荷载折减系数，f为弧线桥的频率。4.根据权利要求3所述的考虑人桥耦合作用的弧线桥行人荷载计算方法，其特征在于，所述频率
‑
荷载折减系数折线图包括：依次连接的第一直线上升段、第一直线平稳段、第一直线下降段、第二直线平稳段、第二直线上升段、第三直线平稳段和第二直线下降段；第一直线上升段的频率范围为1.25Hz～1.7Hz，频率为1.25Hz时的荷载折减系数的值为0，频率为1.7Hz时的荷载折减系数的值为0.6；
第一直线平稳段的频率范围为1.7Hz～2.1Hz，第一直线平稳段的荷载折减系数的值均为0.6；第一直线下降段的频率范围为2.1Hz～2.3Hz，频率为2.1Hz时的荷载折减系数的值为0.6，频率为2.3Hz时的荷载折减系数的值为0.5；第二直线平稳段的频率范围为2.3Hz～2.4Hz，第二直线平稳段的荷载折减系数的值均为0.5；第二直线上升段的频率范围为2.4Hz～2.5Hz，频率为2.4Hz时的荷载折减系数的值为0.5，频率为2.5Hz时的荷载折减系数的值为0.6；第三直线平稳...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈朝晖，陈晓虎，宋超，乔云强，卢干，何敏，邓宇，刘宇，刘彦辰，
申请(专利权)人：林同棪国际工程咨询中国有限公司，
类型：发明
国别省市：