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原文传递曲线薄壁箱梁的动力分析

论文题名：	曲线薄壁箱梁的动力分析
关键词：	曲线薄壁箱梁桥;等参有限元法;动力响应;自振特性
摘要：	随着大量高等级公路和城市匝道的修建，各种曲线梁桥结构被广泛采用。曲线梁桥能很好地满足交通线路上地形、地物的要求，使交通线路的布置更趋于合理和科学。而箱形截面以其抗扭刚度大，外形美观，适应性好等优点，在曲线梁桥中被广泛运用。然而，由于曲率的存在以及薄壁结构的特点，曲线薄壁箱梁振动会呈现出空间弯扭耦合、截面翘曲等复杂问题。本文参考前人的研究成果，考虑了拉压、弯曲、扭转和翘曲，对其进行了动力分析。本文主要工作如下: 　　①建立了一个适用于变曲率的变高度曲线箱梁的三维曲线正交坐标系。参考已有的研究成果，对变曲率的变高度曲线箱梁进行了弯曲、扭转分析，以获得其在弯、扭作用下，截面上任一点的正应变、剪应变与箱梁截面位移之间的关系。相对于一般曲线梁的分析中将轴线曲率作为整梁曲率来研究，本文在推导过程中考虑到了实际曲线箱梁结构中横桥向曲率变化的影响。　　②建立了一种三个节点，每个节点七个自由度的等参曲梁单元。该曲梁单元充分考虑了曲线箱梁的特征，既能有效模拟曲率半径变化和箱梁高度变化，又能适用于梯形箱梁截面，既考虑了箱梁的拉压、弯曲变形，又能考虑箱梁的扭转和翘曲。在得到曲线箱梁弯、扭作用下，截面上任一点的正应变、剪应变与箱梁截面位移之间的关系基础上，推导了单元刚度矩阵。利用单元内截面上任一点的速度和截面速度之间的关系，通过动能表达式，推导了单元质量矩阵。建立了与刚度矩阵和质量矩阵呈线性关系的Rayleigh阻尼矩阵。求解无阻尼自由振动方程的广义特征值问题，得到结构的自振特性。建立了结构的运动方程，采用模态叠加法进行计算，得到结构的动力响应。　　③在以上研究成果的基础上，运用MATLAB计算机语言编写了有限元计算程序。该程序可计算变曲率的变高度曲线箱梁在几种常见的桥梁支撑条件下的自振特性，以及该曲线箱梁对几种典型荷载的动力响应。通过若干算例，验证本文提出的计算方法的有效性和优越性，证明程序编制的正确性。
作者：	严亮亮
专业：	土木工程;结构工程
导师：	吴海军;王银辉
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文