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大跨连续刚构桥抖振时域分析及程序实现
引言
连续刚构桥是一种在现代桥梁工程中常见的结构形式，特点是支承柱间有连续的刚性连结，从而具有较强的受力能力和承载能力。但是，连续刚构桥在高速度行驶和强风等情况下容易出现抖振现象，严重影响了桥梁的安全性和稳定性。因此，对连续刚构桥抖振时域分析及程序实现进行研究，对于保障桥梁安全具有重要作用。
一、连续刚构桥抖振的原因和危害
连续刚构桥抖振是由于桥梁结构自身固有频率、外界激励频率和桥梁的非线性结构特性相互作用引起。在强风、列车或车流等外界激励作用下，桥梁结构产生共振现象，当共振频率与桥梁的自振频率相同或接近时，桥梁会发生剧烈的振动，严重影响桥梁的稳定性和安全性。
抖振对连续刚构桥的危害和影响主要有以下几方面：
1、严重影响桥梁的使用寿命：桥梁的长期受振动作用，会加速材料疲劳裂纹的产生，缩短桥梁的使用寿命。
2、降低桥梁的承载能力：当桥梁发生抖振时，桥梁的结构会产生明显的非线性变形，容易引起桥梁的裂纹和变形，从而降低了桥梁的承载能力。
3、对行驶车辆和行人的安全造成威胁：桥梁抖振时，行驶车辆和行人会感受到较强的振动，可能会造成行驶车辆的失控和行人的受伤。
二、连续刚构桥抖振的时域分析方法
连续刚构桥抖振的时域分析方法主要有以下三种：
1、有限元方法（FEM）：有限元法是将复杂的结构分解成有限个简单的单元，用有限元方法求解单元状态，再用单元状态组合得到整个结构的状态。这种方式可以模拟桥梁在一定范围内的自振和非线性响应，适用于建筑、航空工业、机械和电子等领域中动态特性较强的系统，具有广泛的应用。
2、模态叠加法（MSA）：模态叠加法是将动力响应分解为多个主模态振动的叠加。通常使用的振型叠加是基于模态振动特征的，因此模态叠加法在考虑多自由度系统时效率很高。缺点是难以模拟桥梁的非线性响应。
3、直接积分法：直接积分法是通过数值积分的方式对微分方程进行求解，可以模拟高度非线性系统的本质响应。本方法可以考虑材料失效、结构破坏和撞击等参数，适用于频率高或者结构非线性明显的系统。
三、连续刚构桥抖振的程序实现
连续刚构桥抖振的程序实现主要分为以下几个步骤：
1、建立桥梁的有限元模型，确定桥梁的初始状态。这一步主要包括桥梁的结构参数、材料参数、节点坐标和单元连接信息等。
2、确定桥梁的外界激励，包括风荷载、列车荷载、地震力等。这些激励可以是单一的频率或多个频率的复合，也可以是随机的。
3、通过计算建立桥梁动态刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵等，得到桥梁的动态响应方程。
4、采用适当的时域分析方法，求解动态响应方程，得到桥梁的运动响应结果。可以采用MATLAB或ANSYS等工具进行计算。
5、根据得到的响应结果对桥梁的抖振情况进行评估，确定是否需要增加支撑、加强结构等措施。
四、结论
连续刚构桥抖振对桥梁的安全性和稳定性产生了不利影响，需要采取适当的措施来进行预防和治理。评估桥梁抖振情况需要进行时域分析，常用的方法有有限元法、模态叠加法和直接积分法。对于复杂桥梁结构，采用直接积分法可以更好地模拟桥梁的非线性响应。在程序实现方面，需要建立桥梁的有限元模型，确定外界激励和求解动态响应方程等。最终根据计算结果确定适当的增加支撑和加强结构等措施，保障桥梁的安全性和稳定性。