移动荷载作用下桥梁振动的谱单元法分析

摘要

桥梁结构在交通系统中扮演着及其重要的角色，桥梁的安全性以及舒适性是人们关注的焦点。值得注意的是，桥梁在工作过程中承受的外力主要是由经过桥面的车辆所引起的，即以移动荷载产生的移动力为主，为此研究移动荷载下桥梁振动就显得尤为重要了。
　　为了计算移动荷载下的桥梁振动，本文首先介绍了通常采用的传统有限单元法，即对桥梁模型进行有限单元的划分，然后在时域范围内求解。该方法的不足之处在于当桥梁结构比较复杂时，计算量会变得非常庞大，并且计算得到的结果也可能会偏离真实值。为此本文使用了频谱单元法这一概念，论述了如何先从建立桥梁的频谱单元模型开始，然后将移动荷载转换为频域下的频谱力，最后在频域下计算桥梁振动的过程。文章在后部章节的实例分析中，选取了三座桥梁的实例，分别用理论公式、有限单元法和频谱单元法计算了它们的动力响应，并对得到的结果进行了比较。通过对谱单元法计算结果的研究，本文还发现该方法在计算非节点位置处的位移与内力时会出现计算精度不足的情况，为此特别引入了格林函数对结果进行修正，修正后的结果可以较好地贴近真实值。最终本文得到结论，相对于有限元法，频谱单元法对单元的划分更加简便，得到的计算结果精度更高，并且谱单元法可以分析较复杂的桥梁模型，应用前景十分广泛。

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1绪论

1.1工程背景及研究意义

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究内容

2移动荷载作用下桥梁振动的有限元法分析及其理论解

2.1引言

2.2结构振动问题的基本理论

2.3有限元法求解振动问题的基本步骤

2.4建立桥梁振动的有限元模型

2.5移动荷载作用下桥梁振动理论解

2.6移动荷载作用下桥梁振动有限元解

2.7本章小结

3移动荷载作用下谱单元法分析

3.1引言

3.2谱单元法基本理论

3.3建立谱单元法桥梁振动模型

3.4谱单元法基本步骤

3.5本章小结

4交通作用下桥梁振动的实例分析

4.1简支单梁桥实例

4.2铰接板梁桥实例

4.3拱形刚架桥实例

4.4本章小结

5结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

在学研究成果

致谢