本科生毕业论文选题报告

1、北京科技大学本科生毕业设计(论文)选题报告目 录1文献综述11.1人行桥的发展历程11.1.1人行桥的产生11.1.2国外人行桥的发展历程11.1.3国内人行桥的发展历程21.2人行桥振动问题的深刻教训32课题背景及开展研究的意义52.1课题背景52.2开展研究的意义52.2.1人行桥发展角度52.2.2自身角度53研究内容、预期目标及研究方法63.1研究内容63.2预期目标63.3研究方法64进度安排7参 考 文 献81文献综述人行桥往往会出现在人口相对密集流动的区域，是对人们生活影响最大也最为直接的桥梁种类。各类桥梁的发展均是是通过对人行桥技术的不断改善而得来的，因此人行桥可以说是万桥之源

2、。人类最古老的人行桥是独木人行桥，最早感知的桥梁振动也是人致振动。“走一步来摇三摇”便是古人对桥梁振动最为直接的描述。由于人行桥使用的特殊性尤其是城市人行桥，其振动往往会让许多行人感觉不安，甚至引起密集人群的恐慌，进而导致各类安全事件的发生。伴随着城市的大规模现代化进程，我国人行桥建设发展迅速，因此了解、重视人行桥的振动问题，是一项十分紧迫的艰巨任务。1.1 人行桥的发展历程1.1.1人行桥的产生人行桥的发展是一个漫长而艰辛的过程，在人为桥之前，自然界由于地壳运动或其他自然现象的影响，形成不少天然的桥梁形式。如浙江横跨瀑布上的石梁桥，江西贵溪因自然侵蚀而形成的石拱桥以及河边因自然倒下而形成的独

3、木桥，或两岸藤萝纠结在一起而形成天然的“悬索桥”等等。人类从这类天然桥中得到启示，在生存过程中，不断仿效自然。开始时大概是利用一根木料在小河上搭起一些独木桥，活在窄而浅的溪流中，用石块垫起一个接一个略出水面的石块，构成一座简单的石梁桥。这些独木桥和石梁桥便是人类至今种类繁多的人行桥原貌。人行桥在国内外的发展途径颇为相似，大致可分为木桥、石桥、索桥、钢桥，直到今天的钢筋混凝土桥。1.1.2国外人行桥的发展历程木桥。早在公元前2000多年前，巴比伦曾在幼发拉底河上建石墩木梁桥，公元前55年罗马也曾在莱茵河上修建一座长达 300多米的木排架桥；而在瑞士卢塞恩至今保存着两座中世纪式样的木桥：一是133

4、3年始建的教堂桥,一是1408年始建的托滕坦茨(Totentanz)桥；18世纪末至19世纪初的三、四十年间，美国盛行建有屋盖（保护木结构）的大木桥，1815年在宾夕法尼亚州建成的跨越萨斯奎汉纳河的麦考尔渡口桥，跨度达到110米，堪称空前。 石桥。最具代表性的便是古罗马时代的石拱桥，拱圈呈半圆形，拱石经过细凿,砌缝不用砂浆。由于不能修建深水基础,桥墩宽度对拱的跨度之比大多为1/3至1/2，阻水面积过大，因此所修建的跨河桥多已冲毁。索桥。早期的柔式悬索桥自重小，材料强度低，经不起周期性活荷载的作用（军队以整齐步伐过桥，曾使这种桥遭到破坏）；在风荷载作用下，容易摧毁。但英国18201826年在梅奈

5、海峡建造的跨度达177米的锻铁链杆柔式悬索桥（道路桥）,独能在桥面随坏随修的情况下获得长寿（1940年，在保持原貌的条件下，已将链杆换成低合金钢眼杆）钢桥。钢桥最初的出现是为满足大跨度高承载的德铁路运输的需要，但随着城市建设步伐的加快，钢桥的轻巧、结实及可快速安装的特点得以体现，现在欧洲的许多城市依然保留着大量的人行钢桥。钢筋混凝土桥。1900年前后钢筋混凝土逐渐受到桥梁界重视，钢筋混凝土桥便以压倒性优势成为人行桥建造的首选，知道今天，其在人们的生活中仍处于主导地位。1.1.3国内人行桥的发展历程木桥。水经注记有春秋时晋国公平年间（公元前556前532年）曾在汾水上建木梁木柱桥。秦代（公元前2

6、21前200年）和西汉（公元前206公元24年）时所修建的渭河桥、灞河桥等。在拱式木桥中，宋代虹桥构造最为奇特，在宋代名画清明上河图上绘有宋代汴京(今河南开封)的虹桥便是国内木桥艺术的标志体现。石桥。在中国人行桥的发展历程中，石桥时代占据相当长的时期，进而酝酿了我国灿烂的石桥文化。”隋开皇十五年至大业元年（595605年）,建成净跨37.02米、历1300多年而无恙的赵州桥。金明昌三年（1192年）建成位于今北京西南的卢沟桥，共11孔，跨度11.413.5米， 13世纪来华的意大利人马可·波罗，在游记中誉为世所罕见。在长江以南，从唐代以来曾修建不少以弧形板石及横向长条锁石结成拱圈的石

7、拱桥。如福建长汀水东桥(南宋庆元时修建,即11951200年）、江苏苏州宝带桥（始建于唐元和十一至十四年，即816819年，在宋、明、清各代几度重修，现桥53孔，最大跨度6.95米）和浙江杭州拱宸桥（始建于明崇祯四年，即1631年，现桥中孔净跨15.8米）等。索桥。溜筒桥是一种比较原始的索桥，它是以木筒套在悬索上，从筒垂下两股皮绳及一横木；人骑横木，以手用力攀索，使筒沿缆索移动，人就能跟着过去。灌县竹索桥,为宋太宗淳化元年（990年）所始建，清嘉庆八年（1803年）仿旧制重建，名安澜桥，桥长340米,分为8孔,最大跨度61米（竹索现已被换为钢丝索）。大渡河铁索桥建于清康熙四十五年(1706年)

8、,净跨100米。钢桥。钢性人行桥在国内并不常见，由于历史的原因，其在国内的发展与钢筋混凝土桥大致重合，导致在人行桥领域被后者大部替代。但在国内城市至今仍有部分存在，如北京新街口的一人行桥。钢筋混凝土桥。在国内这类人行桥的发展相比国外来说要晚一些，但就发展轨迹国内外基本保持一致，现城市中人行天桥基本都采用这类形式。由于钢筋混凝土桥的普遍性，桥梁的振动问题也是导致安全事件的主要原因。1.2 人行桥振动问题的深刻教训人行桥是方便人类通行的建筑物，过去人们往往更多对大型桥梁的安全保持关注，人行桥则被忽视，然而不断发生在人行桥上的人群踩踏事故，导致多人伤亡，却令人伤痛不已。茅以升立志造桥是小学语文的一篇

9、文章，相信对大家来说并不陌生，故事中的情节至今仍令我记忆犹新，记忆的不仅是对茅以升先生的敬佩，同时也是对当时中国人行桥发展的堪忧。本来时逢端午，乡亲欢聚一起观看龙舟是一件万分喜庆的事，却因为人们的欢庆雀跃导致人行桥的坍塌，最终导致了端午时节的莫大悲剧。相信不仅是茅以升先生，任何人如果经历了这样的悲剧都难免有所感悟。1981年7月17日，美国堪萨斯州海厄特-雷根西饭店的高架人行桥突然断裂直接导致114人死亡。桥的坍塌原因一是当时桥上挤满了人群，部分人们正在跳舞建筑学家认为一个原因是跳舞的人们有节奏的振动引发人行桥结构断裂，另一个原因就是桥面人员过多，负荷过重 。图-1海厄特-雷根西饭店的高架人行

10、桥 图-2北京市密云县密虹公园桥2004年2月5日19时45分，正在北京市密云县密虹公园举办的密云县第二届迎春灯展中，因一游人在公园桥上跌倒，引起身后游人拥挤，造成踩死、挤伤游人的特大恶性事故，造成37人死亡、15人受伤。2005年8月31日，伊拉克巴格达一座桥梁上发生灾难性踩踏事件，造成近1000人死亡，465人受伤。2009年7月7日美国印第安纳州一座人行桥梁7月4日发生坍塌，大约50人落水，至少造成25人受伤。2010年11月22日晚间，柬埔寨金边钻石岛一座悬索桥发生严重踩踏事件，共造成456人死亡，另有700多人受伤。调查认为因桥身晃动导致四五个人出现眩晕并摔倒，由此引起恐慌，最终导致

11、重大伤亡事件。图-3柬埔寨金边发生踩踏事件的悬索桥2课题背景及开展研究的意义2.1课题背景城市人行天桥内部很多采用钢材建造，刚度较低，桥梁结构在某些状况下可能会引起振动，如在地面机动车交通、行人数量或行人快速通过激励下均能产生较大的振动，对于柔性体系的桥梁更为明显，容易对行人造成一定的心理影响。很多人不了解桥梁结构的特性，认为桥梁晃动是要垮塌的前兆，从而引起恐慌，造成诸如柬埔寨金边钻石桥踩踏事故这样的恶性事故。如果桥梁自身的振动幅度过大，最终将导致桥梁的坍塌，从而引起更大的灾难。这些也警示我们，对于未来可能出现大规模人群通过的人行桥，应尽量避免柔性体系的桥梁。在设计中，也应考虑采取相应的措施，

12、尽量减少桥梁结构的振动，消除这一可能引发事故的隐患。2.2开展研究的意义2.2.1人行桥发展角度从人行桥发展的方向来说，人桥共振现象是桥梁工程界的一个古老话题，历史上曾因人桥共振现象引发严重的桥梁安全事故。随着社会的进步和生活水平的提高，人们对生活环境舒适性的要求越来越高，桥梁振动引起行人的不舒适感甚至恐慌的问题日益受到关注，改善人行桥的振动特性成为人们迫切的心愿。2.2.2自身角度从自身角度来说，研究人行桥在行人快速通过激励下人行桥振动特性需要综合运用大学四年中所学到的专业知识，如桥梁工程、结构力学、钢结构、混凝土结构及建筑材料学等等，通过毕设不仅可以督促我温习并加深对这些专业知识的加深和掌

13、握，同时在研究过程中还会使用一些新的软件及知识，这样便可以通过这次研究吸收更多的专业技能。这些对于即将步入社会的我来说，无非是提升自我社会竞争力的重要机遇。此外，人行桥一直都在人们生活中广泛应用着，尤其是在当今的城市环境中更能凸显其作用。作为高等学校的毕业生，研究这些在实际工程中正在广泛的应用着的问题，等步入社会后也会很快地适应工作，尽快为社会做出应有的贡献。3研究内容、预期目标及研究方法3.1研究内容通过Midas/Civil软件，构建人行桥下的有限元模型；对体系输入行人激振力后计算出桥梁上部结构的响应。以天桥跨度中点和L/4点的振动水平（以频率计权加速度）为控制指标，研究单人、双人、四人奔

14、跑和跳跃激励下，人行桥的振动特性和截面的振动水平。3.2预期目标通过对北京市市区某些人行桥在行人快速通过激励下人行桥振动特性进行现场试验，将试验所得的多组人行桥振动曲线拟合，运用有限元分析原理进行分析，进而建立人行桥在行人快速通过激励下振动的有限元模型。另一方面，通过对部分行人的追踪调查，以问卷的形式收取并整理总结出行人通过人行桥的心里舒适度。将两部分结果相结合参对，最终努力分析得出行人快速通过激励下人行桥振动特性、行人通过人行桥产生不舒适感觉的桥梁振动区间以及解决这些问题的初步方法。3.3研究方法1.建立人行桥下的有限元模型，通过文献研究，确定可供选用的行人奔跑和跳跃激励力的简化模型。 研究

15、开始阶段着重理论基础知识的培养，首先要明确研究目的，掌握必要的建立有限元模型的软件；查阅有关人行桥振动问题的中外文献，为自己后面的研究打好理论基础。 2.改变激振行人的数量，研究对桥梁振动响应的影响。试验的前期需要有大量的理论知识作为基础，有限元模型的建立可以预先仿制单人、双人、四人奔跑和跳跃激励下人行桥的振动理论曲线，并与后面紧接的试验结果参考比对。 3.进行实测，研究在上述荷载作用下桥梁的振动水平。有限元模型的建立是依据大量的试验数据的基础上，预期试验数据是来自研究单人、双人、四人奔跑和跳跃激励下人行桥的振动曲线以及行人的切身感觉。 4.综合数值分析和实测结果，得出结论。整理理论数值分析结

16、果、现场试验结果以及行人调查问卷统计结果，最终得出自己的研究结论。4进度安排24周：收集资料，熟悉设计基本知识，撰写开题报告； 56周：现场实验，采集实验数据，并对数据进行统计分析；712周：计算分析，编制计算书；1315周：撰写论文； 16周：打印论文，准备答辩。本人签名：年 月 日参 考 文 献1 姚玲森主编桥梁工程北京：人民交通出版社，2003年9月. 2 高品贤. 振动、冲击及噪声测试技术M. 成都：西南交通大学出版社,2010. 3 殷祥超. 振动理论与测试技术M. 徐州：中国矿业大学出版社,2010. 4 彭俊生, 罗永坤, 彭地. 结构动力学、抗震计算与SAP 2000应用.成都

17、:西南交通大学出版社,2007. 5 陈政清，华旭刚.人行桥的振动与动力设计.北京:人民交通出版社，2009.6 罗英：中国石桥，人民交通出版社，北京，1959.7 茅以升主编：中国古桥技术史，北京出版社，北京，1986.8 H.ShirleySmith，The Worlds Great Brides，Rev.ed.，Harper & Row，New York，1965.9 S. Zivanovic, A. Pavic, P. Reynolds. Vibration serviceability of footbridges under human-induced excitation

18、: a literature reviewJJournal of Sound and Vibration. 2005(279): 1-74. 10 Adrienne E. Hunt, Richard M. smith, Marg Torode. Inter-segment foot motion and ground reaction forces over the stance phase of walkingJClinical Biomechanics. 2001(16): 592-600. 11 S.S. Law. Dynamic load from pedestrian footstepsJAdvances in Steel Structures. 2002, 2. 12 Shun-ichi Nakamura, Toshitsugu Kawasaki, Hiroshi Katsuura. Experimental studies on lateral forces indu