[发明专利]一种大跨度桥梁地震响应时程分析方法

权利要求书

1.一种大跨度桥梁地震响应时程分析方法，其特征在于，步骤如下：

第一步，对大跨度桥梁结构进行空间有限元离散，建立该结构的有限元模型离散系统，主梁、斜塔、斜拉索、主缆等构件均采用空间伯努利欧拉梁单元，并采用Rayleigh阻尼建立单元阻尼矩阵，由单元刚度矩阵、单元质量矩阵和单元阻尼矩阵集成整体刚度矩阵、整体质量矩阵和整体阻尼矩阵，并由Hamilton原理导出离散系统的运动方程组：

第二步，选取时间步长，时间步长取为加速度记录时间间隔的n倍，其中n为整数，n可选取为较大的值；

第三步，逐时间步计算，对于第i个时间步，已知t_i-1时刻的位移u_i-1和速度v_i-1，由以下几个子步骤，计算t_i时刻的位移u_i、速度v_i；

a.由方程D₁₁u_i＝R₁求解位移u_i，其中，

R₁＝P₁+G₁₁u_i-1+ΔtG₁₂v_i-1

b.由方程D₁₁v_i＝R₂求解位移v_i，其中，

R₂＝(P₂+G₂₁u_i-1+ΔtG₂₂v_i-1-D₂₁u_i)/Δt

c.由方程D₁₁e_i＝δR₁求解位移的误差e_i，其中，

d.由方程D₁₁ε_i＝δR₂求解速度的误差ε_i，其中，

e.由下式修正u_i和v_i

u_i＝u_i+e_i v_i＝v_i+ε_i

f.由下式计算加速度a_i

公式中所涉及的系数矩阵和向量分别为

2.根据权利要求1所述的大跨度桥梁地震响应时程分析方法，其特征在于，所述的第一步当中，单元刚度矩阵为：

其中为空间杆件在局部坐标系中的单元刚度矩阵，是12×12的对称矩阵，对进行坐标变换，即可得到整体坐标系下的单元刚度矩阵刚度矩阵，即

3.根据权利要求1所述的大跨度桥梁地震响应时程分析方法，其特征在于，所述的第一步当中，单元质量矩阵为：

采用HRZ法对进行对角化，得到集中质量矩阵，即为

对进行坐标变换，即可得到整体坐标系下的单元刚度矩阵刚度矩阵，即

4.根据权利要求1所述的大跨度桥梁地震响应时程分析方法，其特征在于，所述的第一步当中，采用Rayleigh阻尼，建立单元阻尼矩阵

C^e＝a₀M^e+a₁K^e

其中

ω_i和ω_j一般分别取结构的第1阶和第3阶频率，ζ为阻尼比，为0.05。

5.根据权利要求1所述的大跨度桥梁地震响应时程分析方法，其特征在于，所述的第一步当中，对于F的计算，需对每个时刻的地震波加速度记录采用线性插值得到由下式计算