状态空间法分析大跨度桥梁的地震反应

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1、西南交通大学硕士学位论文状态空间法分析大跨度桥梁的地震反应姓名：雷挺申请学位级别：硕士专业：桥梁与隧道工程指导教师：郑史雄20080501西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要大跨度桥梁，作为交通枢纽工程和生命线工程的重要组成部分，如何提高其抗震安全性一直是工程界普遍关注的焦点问题，其中一个主要方面就是地震反应分析方法。状态空间法来源于现代控制论，是现代控制论的标志，借助于电子计算机的发展，研究设计复杂的动力学系统。状态空间法分析大跨度桥梁的地震反应，其实质是时程分析法，通过状态向量把运动基本方程

2、转化成状态空间方程，再把状态空间方程离散化求解。本论文正是在有限元和状态空间理论上利用MATLAB语言编程分析大跨度桥梁的地震反应，其主要工作内容有；1．把结构反应的总位移分为拟静态位移和动力相对位移，推导了多点地震激励下大跨度桥梁的基本运动方程，通过状态向量转化成状态空间方程。2．介绍了状态空间法的基本理论，计算动力响应迭代格式以及状态转换矩阵的算法。在有限元及状态空间法的基础上用MATLAB语言编写了大跨度斜拉桥空间模型地震反应分析程序，并以算例进行了验证。3．利用分析软件ANSYS，通过适当简

3、化建立大跨度斜拉桥的结构模型，作为进行动力分析的基础，计算斜拉桥的自振特性。4．利用程序和ANSYS软件对大跨度斜拉桥在一致激励和行波效应下作了地震反应分析，用此检验程序并作比较。同时也用此程序和ANSYS对大跨度斜拉桥进行了一维、二维、三维地震反应分析比较。关键词：大跨度桥梁、多点激励、状态空间法、地震反应分析西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractAsanimportantpartofthetraffickeyprojectsandthelifelineengineering，ho

4、wtoimprovetheseismicsafetyoflong-spanbridgesisalwaysthefocusproblemtobepaidmoreattentionintheengineeringfield，inwhichseismicresponseanalysismethodisamainaspect．Statespacemethodfromthemodemcybemetics，asthesymbolofthemodemcybemetics，recurstothedevelopmen

5、toftheelectroniccomputer，andstudiescomplicateddynamicsystem．Statespacemethodanalyzedtheseismicresponseoflong—spanbridgesinnatureisthetimehistorymethod，andinthismethod．themotionequationsaretransfo册edtostatespaceequationsdiscretelysolvedbythestatevectors

6、．Inthisthesis，thefiniteelementmethodandstatespacetheorywereusedtosolvetheseismicresponseoflong·spanbridges．Thispaperismainlyconcernedwiththefollowingstudies：1．Thedisplacementofthestructureresponsewasdecomposedtothequasi．staticanddynamicdisplacement，and

7、theequationsofmotionoflong-spanbridges，subjectedtoseismicmulti·supportexcitation，are。deduced，whicharetransformedtothestatespaceequationsbythestatevectors．2．Thebasistheoryofstatespacemethod，thedynamiciterativemethodandstatetransformmatrixsolutionwerepre

8、sented．Onthebaseofthefiniteelementmethod，3dimensionseismicresponseanalysismodelofthelong—spacecable-stayedbridgeWasprogrammedinMATLABandWasverifiedbyusingthenumericalexample．3．UsingANSYS．theproperlysimplifiedmodelofthelong—spacecable—st