王益鹤， 杨　娜

(北京交通大学 土木建筑工程学院，北京　100044)

双足跑步模型稳定性及结构动力响应分析

王益鹤， 杨娜

(北京交通大学 土木建筑工程学院，北京100044)

建立新型双足模型，提出同时考虑腿部回摆和外力做功的综合控制机制来保持平稳跑步运动。研究了人体跑步的力学特性、控制特征及稳定性，并对跑步下结构动力响应进行分析。结果表明：新型双足跑步模型能够模拟完整的跑步过程；施加的综合控制机制可自动调整运动状态并补偿能量损失，提高双足模型跑步时的稳定范围并保证运动稳定；跑步状态下的人与结构相互作用较弱。

生物力学；双足模型；控制机制；稳定性

随着现代建筑结构不断向大跨、轻柔方向发展，人行载荷作用下的结构振动问题越来越受到人们的关注[1-2]。结构在人运动过程中产生的过量振动，直接导致舒适度和安全性的下降。近年来，英国伦敦千禧桥[3-4]和日本T桥[5-6]等一些大跨人行桥上观测到的过量振动现象，更是受到国际上异乎寻常的注目及系统的研究。

如何理解行人运动及行人在运动过程中与结构作用的方式，已经成为重要的研究课题。众多研究者建立了各种数学模型描述人体运动[7-9]。然而大多数处理方式仅将人作为外部激励，未能将其作为独立的动力体系。之后Kim等[10-11]将人表示为弹簧、质量、阻尼的动力体系。Bruno等[12]考虑了人群移动时的惯性力。然而，这些模型仅反映了人体的竖向运动，忽略了人体运动的生物特性。……