摘要
车桥耦合系统在耦合运动过程中，车辆与桥梁的动力响应会随着荷载位置的移动而发生变化。此外，桥梁在运动过程中还需要承受其他类型的荷载，如地震荷载。因此，在设计桥梁结构时需要综合考虑这些不同类型的荷载。本文重点研究了地震激励下的车桥耦合系统动力响应分析，具体研究工作如下： 第2章对地震激励下的车桥耦合系统动力学方程进行了有限元格式的推导。首先在线弹性本构关系描述桥梁材料的情况下，用平面单元推导了桥梁动力学方程的有限元格式。然后分别将车辆视为移动质量、移动车轮加簧上质量、两系移动质量弹簧阻尼系统，列出了各模型的动力平衡方程，并进行了车桥耦合系统动力学方程有限元格式的推导。接着分别介绍了输入人工波的具体数学形式，并介绍了将地震波施加到有限元方程的具体实现过程。最后，采用基于Newmark-β的Hilbert-Hughes-Taylor-α(HHT-α)方法，对地震激励下车桥耦合系统动力学有限元方程进行了求解。 第3章进行了有限元程序设计。基于MATLAB语言，将程序分为网格划分模块、车桥耦合模块、地震激励模块、动力学求解模块、后处理模块。其中，网格划分模块用于将结构划分为离散的网格单元；车桥耦合模块用于实现车辆与桥梁的耦合；地震激励模块用于求解地震对结构的影响；动力求解模块用于求解结构的动力响应；后处理模块用于结果输出和云图绘制。列出程序的总体框架及具体的实现流程，并详细叙述各模块所实现的功能。 第4章进行了算例验证。桥梁采用简支梁模型，首先考虑无地震激励时不同模型、不同车辆质量、不同速度、不同加速度对车桥耦合系统中车辆与桥梁的动力响应所产生的影响。然后在车辆匀速状态下，考虑地震对车辆与桥梁产生的影响。 最后，总结了本文的工作，并提出展望。
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