[发明专利]一种提高既有人行桥舒适度方法

说明书

本发明公开了一种提高既有人行桥舒适度的方法，通过加速度计测量运行过程中的测点加速度来更新有限元模型，在此基础上优化质量调谐阻尼器的数量、参数以及位置，通过阻尼器的优化分析，提高既有人行桥的舒适度。本发明的方法应用简单，能够在被测人行桥运行状态下检测模态参数，也不需要测量输入的激励信号，测量结果精度高，灵活性好。在此基础上，经过TMD的优化设计，减振效果好，有效提高人行桥的舒适度。本发明通过简单地加速度计测量运行过程中的测点加速度来更新有限元模型，在此基础上优化质量调谐阻尼器的数量，参数以及位置，该方法可以更有效的提高既有人行桥的舒适度。

技术领域

本发明涉及一种有效提高人行桥舒适度的方法，属于土木工程领域。

背景技术

大跨度且柔度大的人行桥在人行荷载以及其它各种环境荷载(如道路交通和风荷载)作用下会产生大的加速度和变形。为了提高舒适度，现在主要有两种方法，一种为提高结构的刚度，该方法需要增大结构构件的截面，不经济。另一种方法是增加结构阻尼的方法，例如粘滞阻尼器，调谐质量阻尼器(TMD)。其中用调谐质量阻尼器减小人行桥振动加速度的方法比较普遍。主要问题是调谐质量阻尼器对人行桥的加速度减振效果对结构本身的动力特性非常敏感。现有分析方法中，明显的缺陷都是根据结构设计图纸建立的有限元模型，和真实的结构的振动特性是有差别的，因为既有人行桥经过多年的运行，梁柱构件会出现不同的损伤，会影响结构的刚度。以往的研究方法主要是假设人行桥的不同步行荷载模式代替真实的人行桥荷载。该假设方法有如下缺点：首先步行荷载只是一种假设，不能真正考虑荷载的随机性；其次人行桥还会受到交通荷载以及风荷载等环境荷载的激励。所以以往的分析方法不可能反映人行桥真实的振动状况，从而不能有效的减小人行桥振动加速度，从而提高人行桥的舒适度。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种联合运用工作模态试验和模型更新的方法来提高既有人行桥舒适度的方法。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种提高既有人行桥舒适度的方法，通过加速度计测量运行过程中的测点加速度来更新有限元模型，在此基础上优化质量调谐阻尼器的数量、参数以及位置，通过阻尼器的优化分析，提高既有人行桥的舒适度。

进一步，本发明的方法包括如下步骤：

步骤一：在人行桥布置三向加速度计，采集不同时段测点加速度时程；

步骤二：利用NI模态分析模块得到既有人行桥在运行状态下的动力特性；

步骤三：利用FEMtools软件根据NI模块的动力特性对既有人行桥进行模型更新；

步骤四：基于更新有限元模型，运用ANSYS软件对质量调谐阻尼器的数量、位置以及参数进行优化，使得人行桥在不同工况下的加速度符合舒适度要求，提高人行桥的舒适度。

进一步，所述步骤一，确定人行桥桥面板布置的三向加速度计的位置，在NI模态分析模块中依据设计图纸建立模型，在模型中相应位置输入采集到的加速度时程。

进一步，所述步骤二，采集既有人行桥在运行状态下的所有测点加速度数据，把所有的测点加速度时程数据输入NI模态分析模块中模型相应节点；识别出既有人行桥运行状态下的前几阶振动特性，包括自振频率、振型以及阻尼比。

进一步，所述步骤三，基于步骤二识别出来的前几阶模型特性，利用FEMtools软件进行模型更新，把按照结构设计图纸建立的有限元模型的结构构件几何参数和材料参数进行优化，使得修正后的有限元模型的动力特性和人行桥运行状态下的动力特性一致。

进一步，所述步骤四，在更新后的有限元分析模型基础上，运用ANSYS软件，优化确定调谐质量阻尼器的个数以及位置，设计调谐质量阻尼器质量块的重量以及弹簧的刚度。

本发明的有益效果如下：