振动与冲击2021,Vol.40Issue(11) :58-64.DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2021.11.008

基于圆弧足底倒立摆模型的人-桥动力竖向相互作用研究

Dynamic vertical interaction between man and bridge based on circular arc plantar inverted pendulum model

朱前坤 尚旭强 张琼 杜永峰
振动与冲击2021,Vol.40Issue(11) :58-64.DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2021.11.008

基于圆弧足底倒立摆模型的人-桥动力竖向相互作用研究

Dynamic vertical interaction between man and bridge based on circular arc plantar inverted pendulum model

朱前坤 1尚旭强 1张琼 1杜永峰1
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作者信息

  • 1. 兰州理工大学防震减灾研究所,兰州 730050
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摘要

基于新型圆弧足底倒立摆模型,研究了人-桥竖向相互作用.将行人简化为集中质量和两条带有圆弧足底的支撑腿,利用Lagrange方程建立人与桥相互作用动力方程,采用变步长的四阶-五阶龙格库塔法进行数值求解;对比分析了行人通过刚性地面和振动桥面时竖向步行力、动载因子和质心位移的变化原因,并探讨了行人步频与动载因子、自激力之间的关系.研究结果表明:该双足模型能够准确的捕捉到行人质心和步态变化规律;行人通过振动桥面上时动载因子随着行人步频增大而增大;由于人-桥之间的相互作用导致竖向步行力具有一定的自激力性质,并且在不同的行人步频下自激力大小不同.

关键词

人-桥相互作用/行人动力模型/竖向步行力/动载因子/自激力

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基金项目

国家自然科学基金(51668042)

国家自然科学基金(51868046)

国家自然科学基金(51508257)

出版年

2021
振动与冲击
中国振动工程学会 上海交通大学 上海市振动工程学会

振动与冲击

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:0.898
ISSN:1000-3835
参考文献量8
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