“桥建合一”大跨度铁路客站振动舒适度研究

近年来，我国掀起了高速铁路建设高潮，与之配套的第三代"桥建合一"大跨度铁路客站建设也得到蓬勃发展，而其动力特性问题也日益受到重视。.本课题拟研究此类结构在高速列车和人群荷载作用下的振动舒适度问题。与风荷载和地震作用下的结构动力分析不同，在高速列车和移动人群荷载作用下，结构处于线弹性状态，因而其动力特性的影响因素更多，计算模型需更加精细。.拟采取理论分析、数值模拟与试验研究相结合的方法：通过理论分析与数值模拟建立"桥建合一"结构体系的精细化模型；通过实测数据与数值模拟结果的对比，对差异性进行理论分析，修正计算模型；研究大跨楼板上人群的合理模拟及对结构动力特性的影响；提出"桥建合一"大跨铁路客站结构舒适度评价标准。研究结果将为拟建客站结构的舒适度预测和结构优化设计工作提供指导。

本项目针对我国“桥建合一”大跨度高铁车站结构的振动舒适度评价及控制难题，采用理论、数值及试验手段，建立了“桥建合一”大跨度高铁车站结构的振动舒适度计算理论，并成功运用于国内多座高铁车站的设计与舒适度分析之中。具体如下：.（1）首次提出了基于舒适度评价的大跨度车站结构精细化模型构建方法：对强振与弱振的区别进行了分析，分析了二者在模型简化方法上的差异，阐述了舒适度研究时模型精细化的必要性。对结构精细化模型的影响因素进行了分析，并给出了结构精细化模型的定义。考虑结构层楼板、非结构构件、局部构造及边界条件、结构附加质量以及小振幅下阻尼比的取值等因素，提出了基于舒适度评价的结构精细化模型构建方法，为我国“桥建合一”大跨度铁路客站振动舒适度设计提供了准确和可靠的科学依据。.（2）完成了多个大型高铁车站的振动分析及现场测试，提出了高铁车站候车厅楼盖舒适度评价标准和振动限值。在确定结构的舒适度评价规范时往往需根据结构使用功能和振源类型确定适用的标准。目前国内外的舒适度规范主要适用于人行桥和建筑物，而缺乏适用于高铁车站的舒适度规范。对国内外现行舒适度规范进行了归纳和总结，并完成了武汉站、长沙南站、郑州东站、杭州东站和南昌西站等高铁车站的振动分析及现场测试工作，为上述成果奠定了坚实的试验基础。在此基础上给出了适用于高铁车站候车厅楼盖的舒适度评价标准并确定了其振动限值。　　.（3）提出了大跨度楼盖结构满足舒适度要求的竖向一阶频率限值，给出了楼板人致振动响应的近似计算方法。研究结果表明：当楼盖结构的竖向自振频率大于3.3Hz时，其人致振动舒适度一般能满足要求（竖向振动峰值加速度限值为0.015g）。研究成果为 “桥建合一”大跨度铁路客站振动舒适度规范的制定提供了有效的技术支撑。.（4）研究了人-结构相互作用对结构动力特性的影响，为进一步丰富和完善我国“桥建合一”大跨度铁路客站振动舒适度理论提供了重要科学依据。.依托该项目，已发表学术论文18篇，其中SCI检索2篇，EI检索8篇，中文核心期刊7篇，国际和国内会议3篇，申请者作为第一完成人获2013年湖北省科技进步一等奖一项。