使用地震响应谱对桥梁进行动力学有限元分析

摘要

近年来，随着我国经济的快速腾飞以及交通的迅速发展，桥梁结构到处可见，它是交通线的枢纽，桥梁建设的好坏，关系到交通的畅通与否。在国内外的一些地震中，桥梁结构遭到了较大的破坏，有的桥梁甚至倒塌，使得交通中断，这不仅对人民生命财产造成了巨大的损失，而且影响到了后续的救灾工作，加重了次生灾害的发生。我国是一个多地震国家，桥梁能否承受住所建地的地震载荷，其意义可想而知。为此，需要对桥梁的抗震性能进行分析，对已建桥梁中无法承受当地地震载荷的，进行加固保养，对设计中的桥梁，可以提前进行抗震性能分析，看其能否承受预定地的地震载荷，防患于未然。 本文从桥梁在地震动作用下的运动方程入手，首先分析了四种桥梁的自振频率求解方法：向量反迭代法、广义Jacobi法、行列式搜索法和子空间迭代法。其中，着重讨论了行列式搜索法和子空间迭代法，给出了他们的适用于计算机分析的算法步骤。 接着本文对桥梁地震反应分析进行了研究，给出了响应谱分析的原理以及将其应用于桥梁结构时的几种振型迭加方法和空间迭加方法：CQC法、SRSS法和SUM法，并对节点位移的计算以及单元应力的计算给出了计算方法。 然后介绍了用FORTRAN语言编写程序时的设计方案以及实现方法，对程序的各个模块的功能进行了简要的介绍。 最后为了验证本文所提方法的正确性以及所编程序的准确性，对某一桥梁进行地震反应分析，在频率求解方面、节点位移方面和单元应力方面都与大型通用软件ANSYS的结果相吻合，可以得到桥梁在地震反应中的各节点位移与各单元应力。

目录

文摘

英文文摘

独创性说明及关于论文使用授权的说明

引言

1绪论

1.1选题的意义

1.2理论发展概况

1.3本文所做的工作

2自振频率求解方法

2.1向量反迭代法

2.2广义Jacobi法

2.3行列式搜索法

2.4子空间迭代法

2.5小结

3响应谱计算法

3.1地震反应谱

3.2结构位移计算

3.2.1单质点体系

3.2.2多质点体系

3.3单元应力的求解

3.3.1先方向组合后振型组合

3.3.2先振型组合后方向组合

4程序结构

4.1程序流程图

4.2程序说明

5数值模拟与结果讨论

5.1数值算例

5.1.1梁格单元法

5.1.2实体单元法

5.2对比结果分析

结论

参考文献

在学研究成果

致谢