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基于BP神经网络的单人步行荷载参数识别

地震工程与工程振动 2022年第2期42卷 193-200页

作者：浦炜钦宋志刚胡一鸣张博皓昆明理工大学建筑工程学院云南昆明650500

步行荷载模型的参数识别是准确重构步行荷载的前提。通过试验得到单人不同步频下的步行荷载加速度时程,经过傅里叶变换得到步行荷载频谱,获得各阶动载因子与实际步频。基于包含亚谐分量的步行荷载傅里叶级数模型,提出均匀试验设计与BP... 详细信息

步行荷载模型的参数识别是准确重构步行荷载的前提。通过试验得到单人不同步频下的步行荷载加速度时程,经过傅里叶变换得到步行荷载频谱,获得各阶动载因子与实际步频。基于包含亚谐分量的步行荷载傅里叶级数模型,提出均匀试验设计与BP神经网络相结合的相位角识别方法,进而重构步行荷载。结果表明,提高均匀试验设计的水平数可以提高相位角的识别精度与重构步行荷载的准确性,各步频实测-重构步行荷载的均方根相对误差最小值约为9%,最大值约为21%,均值约为15%,在重构步行荷载时考虑亚谐分量可以更好地反映行人左右脚的步行荷载差异,步行荷载主、亚谐分量的各阶相位角大致服从变异系数为30%~70%的正态分布。

关键词：步行荷载参数识别均匀试验设计 BP神经网络

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步行荷载的功率谱模型及其应用研究

建筑结构学报 2019年第9期40卷 166-174页

作者：陈隽王晋平熊杰程同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

基于傅里叶级数的步行荷载确定性模型,由于忽略了荷载的随机性,会高估人行桥、大跨度楼板在共振作用下的动力响应。为此,应考虑行人步行荷载的随机性,在1007条连续步行荷载记录的基础上,提出了前4阶主谐波和次谐波局部区域的功率谱建模... 详细信息

基于傅里叶级数的步行荷载确定性模型,由于忽略了荷载的随机性,会高估人行桥、大跨度楼板在共振作用下的动力响应。为此,应考虑行人步行荷载的随机性,在1007条连续步行荷载记录的基础上,提出了前4阶主谐波和次谐波局部区域的功率谱建模方式。各阶谱线经行人体重、各阶能量、步行频率和阶数归一化后可统一表达为两项高斯函数之和的形式,模型中参数由试验数据统计分析得到。结合随机振动理论,给出了由步行功率谱计算楼板加速度响应的方法。通过理论计算值与10m×6m楼板模型的试验值以及火车站楼板实测对比,可知,所建议的功率谱模型的预测结果合理。

关键词：步行荷载功率谱随机振动振动舒适度

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步行荷载的两阶段遗传算法识别

振动与冲击 2019年第19期38卷 64-69页

作者：王鹏程陈隽王浩祺同济大学土木工程学院上海200092 土木工程防灾国家重点实验室上海200092 东京大学桥梁与结构实验室东京113-8656

以测力板直接测试结果为基础的步行荷载建模方式,存在有不能准确反映结构上行人真实步态的疑问。为此,利用遗传算法,研究由结构响应识别步行荷载的反问题建模方式。首先在傅里叶级数荷载模型基础上,考虑步行的双支撑特征,分别以结构位... 详细信息

以测力板直接测试结果为基础的步行荷载建模方式,存在有不能准确反映结构上行人真实步态的疑问。为此,利用遗传算法,研究由结构响应识别步行荷载的反问题建模方式。首先在傅里叶级数荷载模型基础上,考虑步行的双支撑特征,分别以结构位移响应功率谱及位移时程一致为目标函数,建立了两阶段遗传算法识别步行荷载参数的方法。进而通过荷载模型和实测荷载的识别分别检验了算法的准确性和适用性,识别结果表明前5阶动载因子、相位以及步行频率等十一个控制参数的识别效果较好,算法具有鲁棒性。

关键词：荷载识别遗传算法傅立叶级数模型步行荷载

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大跨度楼盖步行荷载作用的加速度反应谱研究

建筑结构学报 2015年第4期36卷 133-140页

作者：徐若天陈隽叶艇彭怡欣同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 中国海诚工程科技股份有限公司上海200031 香港理工大学土木与结构工程系香港999077

基于61人次2 204条实测的步行荷载曲线,提出了计算单人步行竖向荷载作用下大跨度楼盖加速度均方根响应的反应谱。以42 m跨矩形板为研究对象,首先得到每条实测步行荷载的反应谱,在此基础上建立设计反应谱的分段表达式:对应于步行1阶主频... 详细信息

基于61人次2 204条实测的步行荷载曲线,提出了计算单人步行竖向荷载作用下大跨度楼盖加速度均方根响应的反应谱。以42 m跨矩形板为研究对象,首先得到每条实测步行荷载的反应谱,在此基础上建立设计反应谱的分段表达式:对应于步行1阶主频范围的第1平台段(1.5~2.5 Hz)、对应于步行2阶主频范围的第2平台段(3~5 Hz),以及对应于步行高阶频率的曲线下降段(5~10 Hz)。给出了2个平台段不同保证率的代表值计算方法和下降段的数学表达式。进一步研究了高阶振型、边界条件、计算跨度等因素对反应谱的影响,并给出了对应的修正方法。给出了建议反应谱的使用步骤,并应用于4个实际楼盖结构。对比分析表明,楼盖的实测响应接近或略大于反应谱75%保证率的计算结果,但均小于95%保证率下的计算结果,所建议的反映谱方法可用于计算单人步行荷载作用下大跨楼盖的加速度响应。

关键词：大跨度楼盖振动舒适度步行荷载加速度反应谱

基于新型双足模型的步行荷载分析及其参数研究

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振动与冲击 2015年第13期34卷 152-157,181页

作者：王益鹤杨娜北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

双足模型可模拟人的周期步行问题。基于ISO 5982模型与双足模型,建立了新型双足步行模型。采用Lagrange方程描述步行过程中的运动方程,确定了系统的质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵和荷载向量。研究了人体步行的力学特性及能量变化过程,... 详细信息

双足模型可模拟人的周期步行问题。基于ISO 5982模型与双足模型,建立了新型双足步行模型。采用Lagrange方程描述步行过程中的运动方程,确定了系统的质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵和荷载向量。研究了人体步行的力学特性及能量变化过程,分析了腿刚度、冲击角和步行速度等参数对地面反力的影响。结果表明:新型双足模型能够模拟包括双足和单足支撑阶段完整连续的步行过程;连续平稳步行中的总能量恒定,各能量随步行过程在重力势能、弹性势能和动能之间转化;腿刚度、冲击角和步行速度对步行特性有较大影响,但腿刚度对步行周期和步长的影响较小。

关键词：生物力学双足模型步行荷载动力方程数值模拟

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步行荷载作用下楼板振动响应分析

北京交通大学学报 2014年第1期38卷 103-106页

作者：王益鹤杨娜北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

根据步行荷载曲线,采用APDL参数化语言编程,模拟单人步行,着重数值分析步行荷载特性,比较不同傅立叶级数项对结构响应的不同贡献,讨论其合理的计算取值;并研究不同步行频率作用下,楼板振动响应的规律.结果表明:合理选取傅立叶级数项,对... 详细信息

根据步行荷载曲线,采用APDL参数化语言编程,模拟单人步行,着重数值分析步行荷载特性,比较不同傅立叶级数项对结构响应的不同贡献,讨论其合理的计算取值;并研究不同步行频率作用下,楼板振动响应的规律.结果表明:合理选取傅立叶级数项,对步行荷载作用下楼板振动响应的正确评估至关重要.楼板振动响应的大小,主要取决于步行频率与楼板基频之间的关系.

关键词：振动大跨度楼板步行荷载加速度响应傅立叶级数

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拓展步行荷载对楼板振动响应影响的对比研究

振动与冲击 2012年第18期31卷 55-59页

作者：陈隽叶艇彭怡欣同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 同济大学建筑工程系安徽省建筑设计研究院有限责任公司上海200092

通过混凝土板振动响应对比分析,比较了按步频、步行时间、双支撑阶段时长、双支撑阶段时长比例等4种方法拓展步行荷载时程与基准时程的差异。并分析了步频、步行时间和双支撑阶段时长比例对拓展时程的影响。结果表明:在有准确的步频或... 详细信息

通过混凝土板振动响应对比分析,比较了按步频、步行时间、双支撑阶段时长、双支撑阶段时长比例等4种方法拓展步行荷载时程与基准时程的差异。并分析了步频、步行时间和双支撑阶段时长比例对拓展时程的影响。结果表明:在有准确的步频或步行时间值时,按步频或步行时间拓展时程比较合理,否则,按双支撑阶段时长比例拓展时程比较合理。

关键词：拓展时程步行荷载振型分解

基于动作捕捉与刚体动力学的步行荷载重构与仿真

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应用基础与工程科学学报 2013年第5期21卷 961-972页

作者：张梦诗陈隽彭怡欣王玲同济大学土木工程学院上海200092 土木工程防灾国家重点实验室上海200092

采用医学步态分析与动作捕捉技术开展了73人次3066组步行荷载实验,通过粘帖于实验者身体各部位共39个Marker点捕捉步行者各部位运动轨迹,建立了步行者的多刚体及单刚体(包括基于质心点轨迹的单刚质心点模型以及基于某特定Marker点轨迹... 详细信息

采用医学步态分析与动作捕捉技术开展了73人次3066组步行荷载实验,通过粘帖于实验者身体各部位共39个Marker点捕捉步行者各部位运动轨迹,建立了步行者的多刚体及单刚体(包括基于质心点轨迹的单刚质心点模型以及基于某特定Marker点轨迹的单刚特征点模型)动力学模型,可由体段的运动轨迹重构竖直方向及水平侧向步行荷载.多刚体及单刚体模型均可实现步行荷载竖向分量的高精度重构,其中单刚特征点模型使用方便且精度好,推荐用于竖向步行荷载的重构.对于水平侧向分量的重构,多刚体模型与单刚体质心点模型结果合理,而单刚体特征点模型不适用.基于实测数据,拟合了人体步行时质心竖直方向运动轨迹的傅立叶级数模型,并利用此模型进行竖向步行荷载的仿真,可用于大跨度工程结构的竖向人致振动舒适度分析问题.

关键词：步行荷载动作捕捉技术刚体模型荷载仿真

某IC厂房步行荷载下高架地板结构的振动响应研究

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中国水运（下半月） 2022年第12期22卷 161-162,164页

作者：程晓磊任青史晨阳上海理工大学环境与建筑学院上海200000

随着我国集成电路(Integrated Circuit,简称IC)产业的高速发展,IC厂内的精密仪器对振动的要求也越来越严格。其中IC厂房内工作人员的走动所引起的高架地板的振动响应是不可忽略的,需要对其进行针对性的研究。在某IC厂进行步行工况的现... 详细信息

随着我国集成电路(Integrated Circuit,简称IC)产业的高速发展,IC厂内的精密仪器对振动的要求也越来越严格。其中IC厂房内工作人员的走动所引起的高架地板的振动响应是不可忽略的,需要对其进行针对性的研究。在某IC厂进行步行工况的现场实测,得到了不同方向、不同步频、不同行走方式等步行条件下高架地板结构的振动响应规律。

关键词：步行荷载现场试验振动