某客运站大跨度混凝土楼盖舒适度分析与测试_陈瑞生.pdf
《某客运站大跨度混凝土楼盖舒适度分析与测试_陈瑞生.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《某客运站大跨度混凝土楼盖舒适度分析与测试_陈瑞生.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 45 卷 第 17 期 2015 年 9 月上 建筑结构 Building Structure Vol 45 No 17 Sep 2015 某客运站大跨度混凝土楼盖舒适度分析与测试 * 陈瑞生 1, 魏 杰 2, 吴剑国3, 胡明大4, 李通坤3 ( 1 浙江工业大学建筑规划设计研究院有限公司,杭州 310014; 2 国网浙江省电力公司岱山县 供电公司,舟山 316200; 3 浙江工业大学建筑工程学院,杭州 310014; 4 温州东瓯建设集团有限公司,温州 325014) 摘要 对某客运站大跨度预应力混凝土楼盖结构进行路面不平整度仿真分析、 动力特性的现场实测和有限元软件 时程分析,
2、 采用基于信号检测理论的烦恼率舒适度评价方法计算楼盖的舒适度, 并研究不同车辆荷载等因素对楼盖 舒适度的影响。由测试和有限元分析可得, 最大计权均方根加速度和加速度极限值均满足 ISO 规范对舒适度的要求。 关键词 客运站;大跨度楼盖;舒适度;烦恼率 中图分类号: TU93 +1,TV32+3 文献标识码: A文章编号: 1002- 848X( 2015) 17- 0040- 04 Comfort degree analysis and field measurement of large- span concrete floor in a passenger station Chen uis
3、heng1,Wei Jie2, Wu Jianguo3,Hu Mingda4,Li Tongkun3 ( 1 Architectural and Planning Design esearch Institute Co,Ltd,Zhejiang University of Technology,Hangzhou 310014,China; 2 Zhejiang Electric Power Corporation,Daishan County Power Supply Bureau of the State Grid,Zhoushan 316200,China; 3 College of Ci
4、vil Engineering and Architecture,Zhejiang University of Technology,Hangzhou 310014,China; 4 Wenzhou Dongou Construction Group Co,Ltd,Wenzhou 325014,China) Abstract: The simulation analysis of road uneven degree,field measurement of the dynamic characteristics and time- history analysis by finite ele
5、ment software were carried out on large- span pre- stressed floor concrete structure of a passenger station The comfort degree evaluation method of annoyance rate based on the signal detection theory was used to calculate the floor comfort degree,and the influences of different vehicle loads and oth
6、er factors on the floor comfort degree were studied According to the results of field measurement and the finite element analysis,the maximum weighted root mean square acceleration and acceleration limit value fulfill requirements of the ISO specification for comfort degree Keywords: passenger stati
7、on;large- span floor;comfort degree;annoyance rate * 浙江省建设厅项目( 10Z37) 。 作者简介: 陈瑞生, 硕士, 高级工程师, Email: ruisch163 com。 0引言 大跨度预应力钢筋混凝土楼盖在客运站等公共 建筑中的应用日趋广泛。因大跨度楼盖系统具有柔 性大、 阻尼小、 基频低等特点, 导致其在车辆荷载下 易产生垂直振动, 当该振动超过一定限值就会引起 人们的烦躁心理和不安情绪 1, 2 。常规的分析方法 在标准限制指标方面存在一定的不确定性, 当该值 超过某一限值后的不良舒适感也很难估计; 同时每 个人对舒适度的敏感程
8、度也有差异。而基于烦恼率 的计权均方根加速度评价方法3 能很好地解决这 些不足。以某客运站的大跨度预应力混凝土楼盖体 系为背景, 采用随机振动理论对路面不平整度进行 仿真分析获得随机动荷载, 再运用 ANSYS 软件进行 时程分析, 并将分析结果与现场实测结果进行对比, 采用计权均方根加速度作为评价振动舒适度的依 据, 运用烦恼率模型对该客运站进行舒适度评价。 1工程概况 某客运站站房结构为 2 层, 层高均为 7. 5m, 1 层为小型车辆停泊区, 2 层为大型客运车辆停泊和 上下旅客区。其中 2 层楼盖结构中的车辆缓行区和 客车停泊区( 图 1 中左侧深色部分) 为大跨度预应 力钢筋混凝土
9、楼盖, 其设计虽已满足承载力要求, 但 由于跨度大、 楼盖厚度小和作用荷载大等因素, 容易 产生舒适度不满足要求的问题。 图 1整体有限元模型 该大跨度预应力混凝土楼盖的柱距为 24m, 柱 截面为 1 000 1 000, 主梁截面为 800 2 800, 次梁 截面为 350 1 500, 混凝土强度等级均为 C40, 结构 平面布置如图 2 所示。 第 45 卷 第 17 期陈瑞生, 等 某客运站大跨度混凝土楼盖舒适度分析与测试 2数值分析 2. 1 有限元计算模型 进行试验和分析的楼板尺寸为 24m 84m, 其 厚度为 180mm。对楼板进行单元划分, 按照车轴距 分为 12 24
10、个单元( 共 288 个) 。模拟边界条件如 下: 柱端约束竖向自由度和水平转动自由度; 沿楼板 长边方向边界上约束绕 X 轴转动自由度, 楼板短边 上施加绕 Z 轴的转动自由度, 此外, 在边界上分别 施加垂直于该边界方向的 X, Z 向的自由度。施加 边界约束后的有限元计算模型如图 3 所示。 图 2结构平面布置图 图 3有限元计算模型 2. 2 路面不平整度仿真分析 在进行舒适度分析时, 需在楼盖上施加车辆随机 荷载。车辆随机荷载主要由路面不平整引起, 因而利 用随机振动理论进行路面不平整度的仿真分析显得 尤为重要。常用功率谱密度来描述路面的统计特性, 路面不平整度的功率谱密度可以用式(
11、 1) 进行拟合, 通过频域模型得到路面的不平整度Gd( n) 为: Gd( n)= Gd( n0)( n/n0) ( 1) 式中: Gd( n0)为路面不平整度系数; n 为空间频率; n0为参考空间频率; 为频率指数。 在汽车隔振系统的作用下, 车辆对某些频率路 面激励的加速度响应和位移响应非常小, 所以在进 行路面不平整度计算时, 可过滤掉部分区段频率的 激励。因此可对空间频率进行选取, 有效频率的上 限 nu和下限 nl的选取要保证汽车在行驶时, 因路面 不平整度而引起的振动包括了汽车系统振动的主要 固有频率。车轮受到的激振频率 f = n v, 其中 v 为汽车速度。若汽车振动的主要
12、固有频率最大 ( 小) 值为 fu(fl) , 利用上述关系式可得到路面不平 整度功率谱密度的 nl, nu,分别为 nl= fl/v, nu= fu/v 。 在计算功率谱密度时, 为避免发生频率混合叠 加, 取样的间隔距离 l 应该满足 l1/2nu; 另外, 为确保有效频率上限 nu的准确性, 总距离 L 应满足 L 1/nl。由此确定 l, L 后, 便可得到所需的总取 样点数 N = L/L, 空间频率分辨率 n = 1/L 。根 据时域模型的结果: Gx( nk)= 2t N N1 n =0 xne j 2kn N 2 = 2t N Xk 2 ( 2) 式中: nk= kn; xn为
13、不平整度; Xk为xn的离散傅里 叶变换, Xk= N1 n =0 xne j 2kn N 。 由此可得到离散傅里叶变换的模值,Xk为复 数, 若定义相角为 k, 则有: Xk= Xke j k ( k = 0, 1, , N/2)( 3) 式中 k可在 0, 2内随机选取。 对于任意一个具有 N 个数据点的离散信号来 说, 其离散傅里叶变换是 N 个复数, 且: Xk= N1 n =0 xne j 2kn N ( k = 0, 1, , N 1) ( 4) 由式( 3) , ( 4) 可知: X0是实数, 且 X0= N1 n =0 xn, 若离散信号是零均值化的, 那么 X0= 0 ; X
14、1与XN1, XN/21与 XN/2+1互为共轭。离散傅里叶变换对应的 最大频率为 Nf/2, 为不发生频率混叠现象常使 fu t/2, 所以有 XN/2= 0 。 鉴于离散傅里叶数据的上述性质, 可以对式 ( 2) 得到的 N/2 + 1 个离散傅里叶变换值进行补齐, 对 Xk进行离散傅里叶逆变换便可以得到路面的不 平整度 xn为: xn= 1 N N1 n =0 Xke j 2kn N ( 5) 因为上述推导过程是计算功率谱密度的逆过 程, 所以在理论上可以保证所得路面不平整度值的 准确性。运用此方法得到的动荷载具有较高的仿真 度, 得到的楼盖路面不平整度如图 4 所示。 图 4楼盖路面不
15、平整度 14 建筑结构2015 年 2. 3 随机荷载施加和时程分析 基于上述的频域模型, 运用 MATLAB 软件仿真 分析得到路面不平整度, 针对 1/4 车辆模型, 运用随 机振动理论, 得到随机车辆动载。选取客运站常用 的一款大型客车空载时的荷载状况( 客车空载质量 为 17. 0t, 每个轮子承担 4. 25t) , 匀速( 5m/s) 从进站 口经过减速缓行区驶向出站口。 有限元分析中, 预应力采用等效荷载法施加在 混凝土梁端, 将预应力钢筋效应等效转化为对截面 中和轴的弯矩和轴力作用于梁两端4 。荷载工况 主要有: 单车边跨行驶、 单车中跨行驶、 两辆车并排 行驶。运用 VEAD
16、 命令将所得动态随机车辆动载 系数输入模型, 设置速度为 5m/s, 分为 20 个载荷 步, 每个载荷步分为 5 个子载荷步, 利用 do 循环语 句编程成 MAC 文件施加移动荷载, 获得不同时间下 的各点加速度值, 通过对同种工况下不同测点( 图 5) 的加速度时程曲线和最大加速度值进行比较, 研 究每种工况下的最不利测点。采用 ANSYS 软件进 行时程分析, 得到一辆客车在跨中行驶时测点 2 处 的加速度时程曲线如图 6 所示。该工况下, 最大加 速度为 0. 125m/s2, 发生在 4. 375s。 图 5楼盖测点布置图 图 6有限元加速度时程曲线 3实测方案与结果 实测采用适用
17、于建筑结构动力测试的无线动态 数据采集系统( 无线三向加速度节点 P102 和无线 网关 BS951) , 记录楼盖结构在随机激励作用下的三 向振动加速度信号并根据所得数据分析频率、 阻尼 等特征参数。每种工况采用的测组数均为 3 组, 6 个测点, 车辆运行速度为 5m/s, 记录时长1min。 图 7无线加速度节点安装 现场实测时的无线加速度节点安装如图 7 所示。 实测的具体步骤为: 1) 选定测点布置位置, 测 点位置在各测试工况下均保持不动; 2) 清理楼盖结 构表面浮灰并确保平整, 在各测点布置三向无线加 速度传感器; 3) 记录各无线加速度节点编号和相应 位置; 4) 连接无线网
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 客运站 跨度 混凝土 楼盖 舒适 分析 测试 陈瑞生
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【ho****t】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【ho****t】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。